JP2020504113A - Parallel reactor system for ethylbenzene dehydrogenation - Google Patents

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Abstract

第1段階で、炭化水素および蒸気を含む供給物流を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて第1段階の流出液を得て、第1段階の流出液を加熱し、そして第2段階で、加熱した第1段階の流出液を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて、脱水素化産物を含む第2段階の流出液を得ることを含み、ここで第1段階は、並列に配置された第1反応槽および第2反応槽を含み、そしてここで第2段階は、第1反応槽および第2反応槽に直列して接続された第3反応槽を含む、多段階脱水素化法。脱水素化を行うための多段階脱水素化システムも提供する。【選択図】図1In a first stage, a feed stream containing hydrocarbons and steam is contacted with a dehydrogenation catalyst under dehydrogenation conditions to obtain a first stage effluent, heating the first stage effluent, and Contacting the heated first stage effluent with a dehydrogenation catalyst under dehydrogenation conditions in a two stage to obtain a second stage effluent containing the dehydrogenation product, wherein the first stage effluent comprises The step includes a first reaction vessel and a second reaction vessel arranged in parallel, and wherein the second step includes a third reaction vessel connected in series with the first reaction vessel and the second reaction vessel. , Multi-stage dehydrogenation method. A multi-stage dehydrogenation system for performing dehydrogenation is also provided. [Selection diagram] Fig. 1

Description

開示するシステムおよび方法は、脱水素化反応、例えばエチルベンゼンのスチレンモノマーへの脱水素化に関する。より具体的には、開示するシステムおよび方法は多段階脱水素化に関する。さらに具体的には開示するシステムおよび方法は、並列に配置された2つの脱水素化反応槽を含む第1段階と、前記脱水素化反応槽に直列に存在する第3脱水素化反応槽を含む第2段階とを含む多段階脱水素化に関する。   The disclosed systems and methods relate to dehydrogenation reactions, such as the dehydrogenation of ethylbenzene to styrene monomers. More specifically, the disclosed systems and methods relate to multi-stage dehydrogenation. More specifically, the disclosed system and method comprises a first stage comprising two dehydrogenation reactors arranged in parallel, and a third dehydrogenation reactor present in series with said dehydrogenation reactor. And a second stage.

関連出願との関係
本出願は、35U.S.C.§119(e)の下、2016年12月20日に出願された“Parallel Reactor System for Ethylbenzene Dehydrogenation”という表題の米国特許仮出願第62/436,653号明細書の優先権を主張し、その開示は引用により全て本明細書に編入する。
Relation with Related Application This application is related to 35U. S. C. §119 (e), claiming priority of US Provisional Patent Application No. 62 / 436,653, filed December 20, 2016, entitled "Parallel Reactor System for Ethylbenzene Dehydrogenation," The disclosures are all incorporated herein by reference.

連邦政府により資金提供を受けた研究開発に関する記載
適用なし
Federally funded research and development statement Not applicable

マイクロフィシュ技術資料の参照
適用なし
Refer to microfish technical data Not applicable

ポリスチレン、アクリロニトリル、ブタジエンスチレン、スチレンブタジエンゴムおよびその他のような主要な重合体生成用の原料であるスチレンは、年間、莫大な量が消費され、代表的な汎用モノマー製品の1つである。従来のスチレン製造プラントは、多数の炉および熱交換器と共に直列に接続された2または3台の断熱反応槽を含む反応システムを使用する。スチレンは反応槽中の脱水素化触媒床上で、過熱水蒸気、すなわち蒸気(steam)の存在下、エチルベンゼンを脱水素化することにより調製できる。スチレン生産の商業的重要性の観点から、スチレンを生成するために、エチルベンゼンの脱水素化のような脱水素化反応を行うための改良されたシステムおよび方法に関して継続した必要性が存在する。望ましくはそのような改良されたシステムおよび方法は、以下に詳細に説明するように、反応圧を下げ、選択性を上げ、望ましい転換および/または1ポンドの所望の脱水素化産物あたりに必要なエネルギー入力を下げることを可能とする場合がある。   Styrene, a major polymer-forming raw material such as polystyrene, acrylonitrile, butadiene styrene, styrene-butadiene rubber, and others, is consumed in enormous amounts annually and is one of the typical commodity monomer products. Conventional styrene production plants use a reaction system that includes two or three adiabatic reactors connected in series with multiple furnaces and heat exchangers. Styrene can be prepared by dehydrogenating ethylbenzene in the presence of superheated steam, ie, steam, on a dehydrogenation catalyst bed in a reactor. In view of the commercial importance of styrene production, there is a continuing need for improved systems and methods for performing dehydrogenation reactions, such as the dehydrogenation of ethylbenzene, to produce styrene. Desirably, such improved systems and methods reduce the reaction pressure, increase the selectivity, and provide the required conversion and / or 1 pound of the desired dehydrogenation product per desired product, as described in detail below. It may be possible to lower the energy input.

本明細書に開示するのは多段階脱水素化法であって、第1段階で、炭化水素および蒸気を含む供給物流(feed stream)を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて第1段階の流出液を得て、第1段階の流出液を加熱し、そして第2段階で、加熱した第1段階の流出液を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて、脱水素化産物を含む第2段階の流出液を得ることを含み、ここで第1段階は、並列に配置された第1反応槽および第2反応槽を含み、そしてここで第2段階は、第1反応槽および第2反応槽に直列して接続された第3反応槽を含む。実施態様では、第1段階で供給物流を接触させることは、供給物流の第1部分を脱水素化触媒と第1反応槽中で接触させて第1反応槽の流出液を得て、そして供給物流の第2部分を脱水素化触媒と第2反応槽中で接触させて第2反応槽の流出液を得ることを含む。実施態様では方法はさらに、第1反応槽の流出液および第2反応槽の流出液を合わせて、第1段階の流出液を加熱工程前に形成することを含む。実施態様では方法はさらに、供給物流を第2段階の流出液と熱交換し、これにより第2段階の流出液の一部を凝縮し;熱交換工程後の第2段階の流出液を圧縮し;そして脱水素化産物を第2段階の流出液から分離することを含む。実施態様では、多段階脱水素化法の全差圧(t
otal differential pressure)は、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続される他は類似の方法の全差圧よりも低く、ここで全差圧は第1反応槽入口と第3反応槽出口との間で測定される。実施態様では、多段階脱水素化法の全選択性(overall selectivity)が、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続される他は類似の方法の全選択性よりも大きく、ここで全選択性は、
[第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽で生成された所望する生成物(例えば脱水素化産物)のモル]/[第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽で転換された脱水素化供給物種(例えば炭化水素)の全モル]
と定義される。実施態様では、多段階脱水素化法の全エネルギー入力(total energy input)は、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続される他は類似の方法の全エネルギー入力よりも低い。実施態様では、炭化水素はエチルベンゼンであり、そして脱水素化産物はスチレンを含む。実施態様では、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽のそれぞれは断熱反応槽である。実施態様では、第1段階の流出液の加熱に熱交換器を使用する。
Disclosed herein is a multi-stage dehydrogenation process wherein, in a first stage, a feed stream containing hydrocarbons and steam is contacted with a dehydrogenation catalyst under dehydrogenation conditions. Obtaining a first stage effluent, heating the first stage effluent, and, in a second stage, contacting the heated first stage effluent with a dehydrogenation catalyst under dehydrogenation conditions; Obtaining a second stage effluent containing the dehydrogenation product, wherein the first stage includes a first reactor and a second reactor arranged in parallel, wherein the second stage comprises: A third reaction tank is connected in series with the first reaction tank and the second reaction tank. In an embodiment, contacting the feed stream in the first stage comprises contacting a first portion of the feed stream with a dehydrogenation catalyst in a first reactor to obtain a first reactor effluent, and Contacting a second portion of the stream with the dehydrogenation catalyst in a second reactor to obtain a second reactor effluent. In embodiments, the method further comprises combining the effluent of the first reactor and the effluent of the second reactor to form a first stage effluent prior to the heating step. In an embodiment, the method further comprises heat exchanging the feed stream with the second stage effluent, thereby condensing a portion of the second stage effluent; and compressing the second stage effluent after the heat exchange step. And separating the dehydrogenated product from the effluent of the second stage. In an embodiment, the total differential pressure (t
The total differential pressure is lower than the total differential pressure in a similar manner except that the first, second and third reactors are connected in series, where the total differential pressure is at the inlet of the first reactor. And the third reactor outlet. In embodiments, the overall selectivity of the multi-stage dehydrogenation process is less than that of a similar process except that the first, second and third reactors are connected in series. Is large, where the total selectivity is
[Mole of desired product (for example, dehydrogenated product) produced in first, second and third reactors] / [in first, second and third reactors] Total moles of converted dehydrogenated feed species (eg, hydrocarbons)
Is defined as In an embodiment, the total energy input of the multi-stage dehydrogenation process is the total energy input of a similar process except that the first, second, and third reactors are connected in series. Lower than. In embodiments, the hydrocarbon is ethylbenzene and the dehydrogenation product comprises styrene. In an embodiment, each of the first, second and third reactors is an adiabatic reactor. In embodiments, a heat exchanger is used to heat the first stage effluent.

また本明細書に開示するのは多段階脱水素化システムであって、以下:炭化水素および蒸気を含む供給物流と;並列に配置された第1反応槽および第2反応槽を有する第1段階であって、ここで第1反応槽は、脱水素化触媒を含み、かつ、供給物流の一部を受ける第1反応槽入口を有し、ここで第2反応槽は、脱水素化触媒を含み、かつ、供給物流の残りの部分を受ける第2反応槽入口を有し、そしてここで第1段階は、炭化水素を脱水素化触媒と第1反応槽および第2反応槽中にて脱水素化条件下で接触させることにより、炭化水素の少なくとも一部を脱水素化産物に転換するために効果的である、第1段階と、第1反応槽の第1反応槽出口に流動的に接続され、そして第1反応槽の流出液を受け、そして第2反応槽の第2反応槽出口に流動的に接続され、そして第2反応槽の流出液を受ける段階間加熱器(inter−stage heater)と、第3反応槽を有する第2段階であって、ここで第3反応槽は、脱水素化触媒を含み、かつ、加熱器と流路でつながる第3反応槽入口を有し、そしてここで第2段階は、段階間加熱器から受けた未反応炭化水素を、第3反応槽中の脱水素化触媒と未反応炭化水素と脱水素化条件下で接触させることにより脱水素化産物に転換して、第3反応槽からの流出液を含む第2段階の流出液を提供するために効果的である第2段階と、を含む多段階脱水素化システムである。実施態様では、第1反応槽の流出液と第2反応槽の流出液とを合わせて第1段階の流出液を形成し、これを段階間加熱器に供給する。実施態様では、段階間加熱器は、加熱する流体として蒸気を使用する熱交換器である。実施態様ではシステムがさらに、第2段階の流出液と供給物流との間の第1熱を交換する第1熱交換器;および第2段階の流出液と供給物流との間の第2熱を交換する第2熱交換器を含む。実施態様ではシステムがさらに、第1熱交換器および第2熱交換器の下流で、そして第2段階の流出液を圧縮するために構成されたコンプレッサーと、コンプレッサーの下流で、そして脱水素化産物を第2段階の流出液から分離するために構成された分離システムとを含む。実施態様では多段階脱水素化法の全差圧は、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全差圧よりも低く、ここで全差圧が第1反応槽入口と第3反応槽出口との間で測定される。実施態様では、多段階脱水素化法の全選択性は、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全選択性よりも大きく、ここで全選択性は:
[第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽で生成された所望する生成物(例えば脱水素化産物)のモル]/[第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽で転換された脱水素化供給物種(例えば炭化水素)の全モル]
と定義される。実施態様では、多段階脱水素化法の全エネルギー入力は、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全エネルギー入力よりも低い。実施態様では、炭化水素がエチルベンゼンであり、そして脱水素化産物がス
チレンを含む。実施態様では、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽のそれぞれは断熱反応槽である。
Also disclosed herein is a multi-stage dehydrogenation system comprising: a feed stream comprising hydrocarbons and steam; a first stage having first and second reactors arranged in parallel. Wherein the first reactor comprises a dehydrogenation catalyst and has a first reactor inlet for receiving a portion of the feed stream, wherein the second reactor comprises a dehydrogenation catalyst. Having a second reactor inlet containing and receiving the remainder of the feed stream, wherein the first stage comprises dehydrating the hydrocarbon with the dehydrogenation catalyst in the first and second reactors. The first stage, which is effective to convert at least a portion of the hydrocarbons to dehydrogenation products by contacting under the conditions of the hydrogenation, is fluidized into the first reactor outlet of the first reactor. Connected and receives the effluent of the first reactor and flows to the second reactor outlet of the second reactor A second stage having an inter-stage heater for receiving the effluent of the second reactor and a third reactor, wherein the third reactor is dehydrogenated A third reaction vessel inlet that includes a reaction catalyst and that is connected to the heater by a flow path, and wherein the second stage includes distributing unreacted hydrocarbons received from the interstage heater in the third reaction vessel. Contacting the dehydrogenation catalyst with the unreacted hydrocarbon under dehydrogenation conditions to convert to dehydrogenation products to provide a second stage effluent including the effluent from the third reactor A second stage that is effective. In an embodiment, the effluent of the first reactor and the effluent of the second reactor are combined to form a first stage effluent, which is supplied to the interstage heater. In embodiments, the interstage heater is a heat exchanger that uses steam as the fluid to be heated. In an embodiment, the system further comprises a first heat exchanger for exchanging a first heat between the second stage effluent and the feed stream; and a second heat between the second stage effluent and the feed stream. A second heat exchanger to be replaced is included. In an embodiment, the system further comprises a compressor configured to compress the second stage effluent and downstream of the first and second heat exchangers, a downstream of the compressor, and a dehydrogenation product. From the second stage effluent. In an embodiment, the total differential pressure of the multi-stage dehydrogenation process is lower than the total differential pressure of a similar system except that the first, second and third reactors are connected in series, where The total differential pressure is measured between the first reactor inlet and the third reactor outlet. In an embodiment, the overall selectivity of the multi-stage dehydrogenation process is greater than the overall selectivity of a similar system except that the first, second and third reactors are connected in series. And the total selectivity is:
[Mole of desired product (eg, dehydrogenated product) generated in first, second and third reaction vessels] / [in first, second and third reaction vessels] Total moles of converted dehydrogenated feed species (eg, hydrocarbons)
Is defined as In an embodiment, the total energy input of the multi-stage dehydrogenation process is lower than the total energy input of a similar system except that the first, second, and third reactors are connected in series. In embodiments, the hydrocarbon is ethylbenzene and the dehydrogenation product comprises styrene. In an embodiment, each of the first, second and third reactors is an adiabatic reactor.

また本明細書に開示するのは、多段階脱水素化法であって、蒸気とエチルベンゼンを合わせて供給物流を形成し;供給物流を加熱して加熱供給物流を得て;加熱供給物流を第1部分と第2部分に分け;供給物流の第1部分を、脱水素化触媒を含む第1反応槽に供給し、ここでエチルベンゼンがスチレンに転換され;供給物流の第2部分を、脱水素化触媒を含む第2反応槽に供給し、ここでエチルベンゼンがスチレンに転換され;第1反応槽から、未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第1流出液を回収し;第2反応槽から、未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第2流出液を回収し;第1流出液と第2流出液とを混合流出液に合わせ;混合流出液を加熱して加熱混合流出液を得て;加熱混合流出液を、脱水素化触媒を含む第3反応槽に供給し、ここで加熱混合流出液に存在する未反応エチルベンゼンの少なくとも一部がスチレンに転換され;そして未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第3流出液を第3反応槽から回収することを含む多段階脱水素化法である。   Also disclosed herein is a multi-stage dehydrogenation process in which steam and ethylbenzene are combined to form a feed stream; heating the feed stream to obtain a heated feed stream; Dividing the first part of the feed stream into a first reactor containing a dehydrogenation catalyst where ethylbenzene is converted to styrene; the second part of the feed stream is dehydrogenated Feed to a second reactor containing the conversion catalyst, where ethylbenzene is converted to styrene; recovering a first effluent containing unreacted ethylbenzene and styrene from the first reactor; unreacted from the second reactor Recovering a second effluent containing ethylbenzene and styrene; combining the first effluent and the second effluent with the mixed effluent; heating the mixed effluent to obtain a heated mixed effluent; , A third reaction containing a dehydrogenation catalyst Feeding to the vessel, where at least a portion of the unreacted ethylbenzene present in the heated mixed effluent is converted to styrene; and recovering a third effluent containing unreacted ethylbenzene and styrene from the third reactor. It is a multi-stage dehydrogenation method.

詳細な説明は以下に簡単に説明した図面を参照にし、ここで同じ符号は同じ部分を表す。   The detailed description refers to the drawings, briefly described below, wherein like reference numerals represent like parts.

本開示の実施態様に従う多段階脱水素化システムの工程系統図である。1 is a process flow diagram of a multi-stage dehydrogenation system according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の別の実施態様に従う多段階脱水素化システムの工程系統図である。FIG. 4 is a process flow diagram of a multi-stage dehydrogenation system according to another embodiment of the present disclosure. 従来技術の多段階脱水素化システムの工程系統図である。1 is a process flow diagram of a conventional multi-stage dehydrogenation system.

脱水素化(例えばエチルベンゼンの脱水素化)のための従来の方法には、一般に蒸気希釈(steam dilution)、低圧下操作および断熱反応槽が関与する。吸熱反応には断熱反応槽間に再加熱器が配置される。脱水素化反応は低圧が好ましい場合があるので、反応槽は一般に溶出液ラインにコンプレッサー(例えば真空コンプレッサー)を導入することにより低圧で操作される(すなわち減圧条件)。従来の3床反応槽システムは直列に配置され、そしてプラントの容量を上げるために通常は後付けが選択される。例えばエチルベンゼンの脱水素化は吸熱反応であり、そして蒸気希釈および反応槽間に位置する再加熱器を含む直列の断熱反応槽が関与する。   Conventional methods for dehydrogenation (eg, dehydrogenation of ethylbenzene) generally involve steam dilution, low pressure operation, and adiabatic reaction vessels. In the endothermic reaction, a reheater is arranged between the adiabatic reaction tanks. Since low pressures may be preferred for the dehydrogenation reaction, the reactor is generally operated at low pressure by introducing a compressor (eg, a vacuum compressor) into the eluate line (ie, reduced pressure conditions). Conventional three-bed reactor systems are arranged in series and retrofits are usually selected to increase plant capacity. For example, the dehydrogenation of ethylbenzene is an endothermic reaction, and involves a series of adiabatic reactors that include steam dilution and a reheater located between the reactors.

上記のように、通常の脱水素化は直列に配置された3つの脱水素化反応槽を使用する。驚くことに、多段階脱水素化の応用には最初の2つの反応槽を並列し配置すること、および、引き続きそれらの生成物流を合わせて共通の第3反応槽に供給することが、全反応槽の圧を下げ、必要なエネルギーを減らし、かつ/または生成物の選択性を上げることを可能にする場合があると同時に、望ましい転換を維持することが分かった。しかしスチレンモノマーを生成するためのエチルベンゼンの脱水素化に関連して以下に説明する場合に、当業者には本明細書に開示したシステムおよび方法が様々な脱水素化反応に適するようになり得るのは明白であろう。   As described above, normal dehydrogenation uses three dehydrogenation reactors arranged in series. Surprisingly, for a multi-stage dehydrogenation application, placing the first two reactors side by side and subsequently feeding their product streams together into a common third reactor requires the entire reaction. It has been found that it may be possible to reduce the pressure in the vessel, reduce the energy required and / or increase the selectivity of the product, while maintaining the desired conversion. However, the systems and methods disclosed herein may make the systems and methods disclosed herein suitable for various dehydrogenation reactions, as described below in connection with the dehydrogenation of ethylbenzene to produce styrene monomers. It will be obvious.

1もしくは複数の局面の具体的説明の実装を以下に具体的に説明するが、開示する組立体、システムおよび方法は、現在知られていても、または未だ存在していなくても、任意の多数の技術を使用して実施できることを最初に理解すべきである。本開示は、具体的に説明する実装、図面および以下に説明する技法にどのようにも限定されるべきではなく、
添付する特許請求の範囲と一緒にそれらの完全に均等な範囲内で改変される場合がある。様々な要素の寸法に関する値が開示されるが、図面は正確な縮尺ではない。
Implementations of the specific descriptions of one or more aspects are specifically described below, and the disclosed assemblies, systems, and methods are not limited to any number, whether now known or not yet present. It should be understood first that the technique can be implemented using the techniques described above. This disclosure should not be limited in any way to the specifically described implementations, drawings and techniques described below,
It may be modified within the scope of the appended claims and their completely equivalent scope. Although values relating to dimensions of various elements are disclosed, the drawings are not to scale.

本明細書に開示するのは、多段階脱水素化用のシステムおよび方法である。このシステムおよび方法は、以下により詳細に説明するように3つの反応槽を使用し、そのうちの最初の2つは並列に配置され、そして共通の第3反応槽に連続的に供給する。上記のように、そのような最初の2つの反応槽の並列配置は、全体的な反応槽の圧を下げ、エネルギー要求を減らし、かつ/または選択性を上げることを可能にする場合がある。   Disclosed herein are systems and methods for multi-stage dehydrogenation. This system and method uses three reactors, as will be described in more detail below, of which the first two are arranged in parallel and feed continuously to a common third reactor. As mentioned above, such a parallel arrangement of the first two reactors may allow to reduce the overall reactor pressure, reduce energy requirements and / or increase selectivity.

本明細書に開示するのは、多段階脱水素化のためのシステムである。このシステムは、並列に配置された第1脱水素化反応槽および第2脱水素化反応槽を含む第1段階と、第1段階と直列に配置され、そして第3脱水素化反応槽を含む第2段階と、各第1脱水素化反応槽および第2脱水素化反応槽出口に流動的に接続され、そしてそれらからの反応槽流出液の温度を上げ、そして上昇した温度の反応槽流出液を第3脱水素化反応槽へ導入するように構成された段階間加熱器とを含む。このシステムはさらに、段階間加熱器に加えて1もしくは複数の加熱器、1もしくは複数の熱交換器、1もしくは複数のフロースプリッターまたはミキサー、および、様々な下流の処理装置、例えば第3反応槽から抽出された反応槽流出液から多段階脱水素化産物を分離するために構成されたコンプレッサーおよびセパレーターを含む場合がある。例えば図1に関連して以下に説明するような実施態様では、本開示による多段階脱水素化システムは、第2段階の流出液と供給物流との間の第1熱を交換するように構成された第1熱交換器を含む場合があり、そしてさらに第2段階の流出液と供給物流との間の第2熱を交換するように構成された第2熱交換器を含む場合がある。幾つかの実施態様では、本開示の多段階システムはさらに第3反応槽、第1熱交換器および/または第2熱交換器の下流に位置し、そして第2段階の流出液を圧縮するように構成されたコンプレッサーを含み、そしてまた実施態様では、コンプレッサーの下流に位置し、そして第2段階の流出液から脱水素化産物を分離するように構成された分離システムを含む場合がある。上で言及した本開示のシステムの各構成要素は、図1の実施態様を参照してこれからさらに詳細に説明する。   Disclosed herein is a system for multi-stage dehydrogenation. The system includes a first stage including a first dehydrogenation reactor and a second dehydrogenation reactor arranged in parallel, a third stage disposed in series with the first stage, and includes a third dehydrogenation reactor. A second stage, fluidly connected to each of the first and second dehydrogenation reactor outlets and increasing the temperature of the reactor effluent therefrom, and increasing the temperature of the reactor effluent An interstage heater configured to introduce the liquid into the third dehydrogenation reactor. The system further comprises one or more heaters in addition to the interstage heaters, one or more heat exchangers, one or more flow splitters or mixers, and various downstream processing equipment, such as a third reactor May comprise a compressor and separator configured to separate the multi-stage dehydrogenation product from the reactor effluent extracted from the reactor. For example, in an embodiment as described below in connection with FIG. 1, a multi-stage dehydrogenation system according to the present disclosure is configured to exchange a first heat between a second stage effluent and a feed stream. And may further include a second heat exchanger configured to exchange a second heat between the second stage effluent and the feed stream. In some embodiments, the multi-stage system of the present disclosure is further located downstream of the third reactor, the first heat exchanger, and / or the second heat exchanger, and compresses the second stage effluent. And may also include, in embodiments, a separation system located downstream of the compressor and configured to separate the dehydrogenated product from the second stage effluent. Each component of the system of the present disclosure referred to above will now be described in further detail with reference to the embodiment of FIG.

図1は本開示の実施態様による多段階脱水素化システムIの工程系統図である。多段階脱水素化システム1は、直列の第1および第2反応段階を含み、各段階は炭化水素および蒸気を含む供給物流中の炭化水素の少なくとも一部を、炭化水素を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させることにより脱水素化産物に転換するために効果的である。多段階脱水素化システムIの第1反応槽段階は、並列して配置された第1脱水素化反応槽65Aおよび第2脱水素化反応槽65Bを含み、そして多段階脱水素化システムIの第2反応槽段階は、第3脱水素化反応槽65Cを含む。多段階脱水素化システムIはさらに、第1加熱器15A、第2加熱器15B、第3加熱器15C、第4加熱器15D、段階間加熱器15E(本明細書では「第5加熱器15E」とも言う)、フロースプリッター55A、ミキサー55B、第1熱交換器25Aおよび第2熱交換器25Bを含む。多段階脱水素化システムIの各構成要素は、以下でさらに詳細に説明する。   FIG. 1 is a process flow diagram of a multi-stage dehydrogenation system I according to an embodiment of the present disclosure. The multi-stage dehydrogenation system 1 includes first and second reaction stages in series, each stage comprising at least a portion of the hydrocarbons in the feed stream, including hydrocarbons and steam, wherein the hydrocarbons are dehydrogenated with It is effective to convert to a dehydrogenation product by contacting under dehydrogenation conditions. The first reactor stage of the multi-stage dehydrogenation system I comprises a first dehydrogenation reactor 65A and a second dehydrogenation reactor 65B arranged in parallel, and The second reactor stage includes a third dehydrogenation reactor 65C. The multi-stage dehydrogenation system I further includes a first heater 15A, a second heater 15B, a third heater 15C, a fourth heater 15D, and an inter-stage heater 15E (here, "fifth heater 15E ), A flow splitter 55A, a mixer 55B, a first heat exchanger 25A and a second heat exchanger 25B. Each component of the multi-stage dehydrogenation system I is described in further detail below.

第1加熱器15Aは、炭化水素供給物入口ライン10を介して第1加熱器に導入される炭化水素供給物と、気化蒸気供給物入口ライン5を介して第1加熱器に導入される気化蒸気とを合わせることにより第1加熱器流出液ライン20に第1加熱器流出液を生成するように構成されている。第1加熱器15Aはそこに導入された炭化水素供給物を気化するために操作でき、したがって本明細書ではときに「気化器蒸気混合ユニット15A」とも呼ぶ。第1加熱器15Aは、第1加熱器流出液ライン20を介して第1熱交換器25Aと流動的に接続している。第1熱交換器25Aは、第1加熱器流出液ライン20中の第1加熱器流出液と、第2加熱器流出液ライン95中の第2加熱器流出液との間の熱を交換するように構成されている。第1熱交換器25Aは、第1加熱器流出液ライン20を介してそこ
に導入される炭化水素を気化するために操作できるので、第1熱交換器25Aは本明細書では「反応槽供給物気化器25A」と呼ぶ時とき物を含む流出液を取り出すために構成され、そして第1熱交換器流出液ライン30は、第1熱交換器25Aからの反応槽供給物を含む流出液を取り出すために構成されている。
The first heater 15A includes a hydrocarbon feed introduced into the first heater via the hydrocarbon feed inlet line 10, and a vaporizer introduced into the first heater via the vaporized steam feed inlet line 5. Combined with the steam, it is configured to generate a first heater effluent in the first heater effluent line 20. The first heater 15A can be operated to vaporize the hydrocarbon feed introduced therein, and is therefore sometimes referred to herein as "vaporizer vapor mixing unit 15A". The first heater 15A is fluidly connected to the first heat exchanger 25A via the first heater effluent line 20. The first heat exchanger 25A exchanges heat between the first heater effluent in the first heater effluent line 20 and the second heater effluent in the second heater effluent line 95. It is configured as follows. Since the first heat exchanger 25A is operable to vaporize hydrocarbons introduced therein via the first heater effluent line 20, the first heat exchanger 25A is referred to herein as "reactor feed". The first heat exchanger effluent line 30 is configured to withdraw effluent containing the reactor effluent from the first heat exchanger 25A when referred to as "vaporizer 25A". It is configured for retrieval.

第1熱交換器25Aは、第1熱交換器流出液ライン30を介して第2熱交換器25Bと流動的に接続され、そして第1熱交換器流出液ライン30中の反応槽供給物を含む第1熱交換器流出液と第3反応槽流出液ライン85を介して第3脱水素化反応槽65Cから抽出された第3反応槽流出液との間の熱を交換するために構成されている。第2熱交換器流出液ライン90は、第2熱交換器25Bからの脱水素化産物を含む流出液を取り出すために構成されており、そして第2熱交換器流出液ライン35は、第2熱交換器25Bからの反応槽供給物を含む流出液を取り出すために構成されている。第2熱交換器25Bは、第3反応槽流出液ライン85を介して第3脱水素化反応槽65Cから抽出される第3脱水素化の流出液と、第1熱交換器流出液ライン30中の反応槽供給物を含む第1熱交換器流出液とからの熱を移すように構成されているので、第2熱交換器25Bはまた本明細書では「反応槽供給物/流出液交換器25B」とも称する。第2加熱器15Bは、第2熱交換器流出液ライン90を介してそこに導入される脱水素化産物を含む第2熱交換器流出液を受け、そして加熱し、そして第2加熱器流出液ライン95を介してそこから抽出される第2加熱器流出液を提供するように配置する場合がある。第2加熱器15Bは、高圧(HP)蒸気を生成するように操作できるので、第2加熱器15Bは本明細書では「HP蒸気生成器15B」と称する場合がある。   The first heat exchanger 25A is fluidly connected to the second heat exchanger 25B via the first heat exchanger effluent line 30, and feeds the reactor feed in the first heat exchanger effluent line 30. It is configured to exchange heat between the containing first heat exchanger effluent and the third reactor effluent extracted from the third dehydrogenation reactor 65C via the third reactor effluent line 85. ing. The second heat exchanger effluent line 90 is configured to withdraw effluent containing dehydrogenation products from the second heat exchanger 25B, and the second heat exchanger effluent line 35 is It is configured to take out the effluent containing the reaction vessel feed from the heat exchanger 25B. The second heat exchanger 25B includes a third dehydrogenation effluent extracted from the third dehydrogenation reaction tank 65C via the third reaction vessel effluent line 85, and a first heat exchanger effluent line 30. The second heat exchanger 25B is also referred to herein as "reactor feed / effluent exchange" because it is configured to transfer heat from the first heat exchanger effluent containing the reactor feed therein. 25B ". The second heater 15B receives and heats the second heat exchanger effluent containing the dehydrogenation product introduced therein via the second heat exchanger effluent line 90, and heats the second heater effluent. It may be arranged to provide a second heater effluent extracted therefrom via the liquid line 95. Because the second heater 15B can be operated to produce high pressure (HP) steam, the second heater 15B may be referred to herein as an "HP steam generator 15B."

第3加熱器15Cは、希釈蒸気供給ライン40を介して導入される希釈蒸気から第3加熱器流出液を生成するように構成される。第3加熱器15Cは希釈蒸気供給ライン40を介してそこに導入される希釈蒸気を過熱するために操作できるので、第3加熱器15Cは本明細書では「第1蒸気過熱器15C」と称する場合がある。第3加熱器15Cは、第3加熱器流出液ライン45を介して第4加熱器15Dと流動的に接続されている。第4加熱器15Dは、第3加熱器流出液ライン45を介してそこに導入される希釈蒸気と、第2熱交換器流出液ライン35を介してそこに導入される炭化水素供給物とから第4加熱器流出液を生成するように構成されている。第4加熱器15Dは希釈蒸気混合(すなわちライン35およびライン45の内容物が合わされ、そして流出液ライン50を介して排出される)を提供するので、第4加熱器15Dは本明細書では「希釈蒸気混合ユニット15D」と称する場合がある。第4加熱器流出液ライン50(本明細書では「第1段階供給ライン50」とも称する)は、第4加熱器15Dおよびフロースプリッター55Aに流動的に接続し、そして第4加熱器15Dからの第1段階反応槽供給物の抽出、および、フロースプリッター55Aへのそれらの導入のために構成されている。   The third heater 15C is configured to generate a third heater effluent from the dilution steam introduced via the dilution steam supply line 40. The third heater 15C is referred to herein as a "first steam superheater 15C" because the third heater 15C is operable to superheat the dilution steam introduced therein via the dilution steam supply line 40. There are cases. The third heater 15C is fluidly connected to the fourth heater 15D via the third heater effluent line 45. The fourth heater 15D separates the dilution steam introduced therein via the third heater effluent line 45 and the hydrocarbon feed introduced therein via the second heat exchanger effluent line 35. It is configured to generate a fourth heater effluent. The fourth heater 15D provides dilute vapor mixing (ie, the contents of lines 35 and 45 are combined and discharged via effluent line 50), so that fourth heater 15D is referred to herein as " It may be referred to as “dilution vapor mixing unit 15D”. A fourth heater effluent line 50 (also referred to herein as a "first stage feed line 50") is fluidly connected to the fourth heater 15D and the flow splitter 55A, and from the fourth heater 15D. It is configured for the extraction of first stage reactor feeds and their introduction into flow splitter 55A.

フロースプリッター55Aは、並列脱水素化反応槽65Aおよび65Bに導入するために、第4加熱器流出液ライン50を介して55Aに導入される第1段階反応槽供給物を分割するように構成されている。フロースプリッター55Aは、第1脱水素化反応槽供給ライン60Aを介して第1脱水素化反応槽65Aに、そして第2脱水素化反応槽供給ライン60Bを介して第2脱水素化反応槽65Bに流動的に接続されている。   Flow splitter 55A is configured to split the first stage reactor feed introduced into 55A via fourth heater effluent line 50 for introduction into parallel dehydrogenation reactors 65A and 65B. ing. The flow splitter 55A is connected to the first dehydrogenation reaction tank 65A via the first dehydrogenation reaction tank supply line 60A and to the second dehydrogenation reaction tank 65B via the second dehydrogenation reaction tank supply line 60B. Fluidly connected to

第1脱水素化反応槽65Aは脱水素化触媒を含み、そして第1脱水素化反応槽供給ライン60Aを介して、第1段階供給ライン50中の炭化水素および蒸気を含む第1段階供給物の一部を受ける第1反応槽入口を含み;第2脱水素化反応槽65Bも脱水素化触媒を含み、そして第2脱水素化反応槽供給ライン60Bを介して、第1段階供給ライン50中の炭化水素および蒸気を含む第1段階供給物の残りの部分を受ける第2反応槽入口を含む。   First dehydrogenation reactor 65A contains a dehydrogenation catalyst and, via first dehydrogenation reactor feed line 60A, a first stage feed comprising hydrocarbons and steam in first stage feed line 50 The second dehydrogenation reactor 65B also includes a dehydrogenation catalyst, and includes a first stage feed line 50B via a second dehydrogenation reactor feed line 60B. A second reactor inlet for receiving the remainder of the first stage feed, including hydrocarbons and vapors therein.

第1脱水素化反応槽65Aは第1反応槽出口を介してミキサー55Bに流動的に接続さ
れ;第2脱水素化反応槽65Bは第2反応槽出口を介してミキサー55Bに流動的に接続されている。ミキサー55Bは、第1反応槽流出液ライン70Aを介して第1脱水素化反応槽65Aから抽出される第1脱水素化反応槽流出液と、第2反応槽流出液ライン70Bを介して第2脱水素化反応槽65Bから抽出される第2脱水素化反応槽流出液とを合わせて混合(combined)第1段階反応槽流出液を提供するように構成されている。ミキサー55Bは、混合第1段階流出液ライン75を介して第5加熱器15E(本明細書では「段階間加熱器15E」または「第3反応槽再加熱器15E」とも称する)に流動的に接続されている。第5加熱器15Eは、第3脱水素化反応槽65Cを含む第2段階に導入される前に、第1段階流出液ライン75を介して15Eに導入される第1段階流出液の温度を上げるように構成されている。第3反応槽供給ライン80(本明細書では「第2段階供給ライン80」とも称する)は、第5加熱器15Eを第3脱水素化反応槽65Cに流動的に接続する。
The first dehydrogenation reactor 65A is fluidly connected to the mixer 55B via the first reactor outlet; the second dehydrogenation reactor 65B is fluidly connected to the mixer 55B via the second reactor outlet. Have been. The mixer 55B includes a first dehydrogenation reaction tank effluent extracted from the first dehydrogenation reaction tank 65A via the first reaction tank effluent line 70A and a second reaction tank effluent line 70B via the second reaction tank effluent line 70B. The second dehydrogenation reactor effluent extracted from the second dehydrogenation reactor 65B is configured to combine to provide a combined first stage reactor effluent. The mixer 55B fluidly flows through a first mixing stage effluent line 75 to a fifth heater 15E (also referred to herein as an "interstage heater 15E" or a "third reactor reheater 15E"). It is connected. The fifth heater 15E controls the temperature of the first stage effluent introduced into 15E via the first stage effluent line 75 before being introduced into the second stage including the third dehydrogenation reaction tank 65C. It is configured to raise. A third reactor supply line 80 (also referred to herein as a "second stage supply line 80") fluidly connects the fifth heater 15E to the third dehydrogenation reactor 65C.

上記のように、脱水素化産物を含む第3反応槽流出液ライン85は、第3脱水素化反応槽65Cを第2熱交換器25Bに流動的に接続する。また上記のように(そして図1には示していない)、多段階脱水素化システムIはさらに当業者に知られている下流の処理装置を含む。非限定的例として、本開示による多段階脱水素化システムはさらに、第3反応槽流出液(例えば第1熱交換器流出液ライン96を介して)を導入するように構成されたコンプレッサーと、水および反応の種々の副産物から脱水素化産物を分離するように設計された分離ユニットとを含む場合がある。   As described above, the third reactor effluent line 85 containing the dehydrogenation product fluidly connects the third dehydrogenation reactor 65C to the second heat exchanger 25B. Also, as described above (and not shown in FIG. 1), the multi-stage dehydrogenation system I further includes downstream processing equipment known to those skilled in the art. As a non-limiting example, the multi-stage dehydrogenation system according to the present disclosure further comprises a compressor configured to introduce a third reactor effluent (eg, via the first heat exchanger effluent line 96); And a separation unit designed to separate dehydrogenated products from water and various by-products of the reaction.

本開示の別の実施態様による多段階脱水素化システムIIを、図2の工程系統図で具体的に説明する。この実施態様では、希釈蒸気供給ライン40’が希釈蒸気供給物を第3加熱器15C’(本明細書では「第1蒸気過熱器15C’」とも称する)へ導入するために構成され、これはこの実施態様では第3加熱器流出液ライン45’を介して第3熱交換器25C’に流動的に接続される。ライン41’は、第3加熱器15Cおよび第3加熱器流出液ライン45を介して第3熱交換器25C’を希釈蒸気混合ユニット15Dに流動的に接続する場合がある。第3加熱器15Cは、第1組の反応槽に入るために炭化水素蒸気との混合前に追加の再加熱を提供する。この実施態様では、段階間加熱器は熱交換器25C’を含む。この実施態様は、強化された熱の回収およびわずかに低い全エネルギー入力により、さらに本明細書で以下に説明する図3の従来の実施態様に比べて、図1の実施態様に優るさらなるエネルギーの利点を可能にする場合がある。   A multi-stage dehydrogenation system II according to another embodiment of the present disclosure is illustrated in the flow diagram of FIG. In this embodiment, a dilution steam supply line 40 'is configured to introduce a dilution steam feed into a third heater 15C' (also referred to herein as a "first steam superheater 15C '"). In this embodiment, it is fluidly connected to a third heat exchanger 25C 'via a third heater effluent line 45'. Line 41 'may fluidly connect third heat exchanger 25C' to dilution steam mixing unit 15D via third heater 15C and third heater effluent line 45. The third heater 15C provides additional reheating before mixing with the hydrocarbon vapor to enter the first set of reactors. In this embodiment, the interstage heater includes a heat exchanger 25C '. This embodiment, due to enhanced heat recovery and slightly lower total energy input, provides additional energy advantage over the embodiment of FIG. 1 as compared to the conventional embodiment of FIG. 3 described further herein below. It may allow for benefits.

脱水素化反応槽65A、65Bおよび65Cは、当業者に知られている任意の脱水素化反応槽でよい。実施態様では、脱水素化反応槽65A、65Bおよび65Cは断熱反応槽である。脱水素化反応槽65A、65Bおよび65Cはその中に、炭化水素供給物中の炭化水素の脱水素化産物への脱水素化を触媒するために適する脱水素化触媒含む。実施態様では、脱水素化触媒は、炭化水素供給物中のエチルベンゼンを脱水素化してスチレンを含む脱水素化産物を生成するように操作できる触媒である。当業者には所定の反応槽条件に基づき、適切な脱水素化触媒の選択が明白である。実施態様では、脱水素化触媒はカリウム酸化物または炭酸カリウム、希土類酸化物および/または他の無機性能促進剤(inorganic performance promoter)により促進される鉄(III)酸化物を含む。実施態様では、脱水素化触媒は平衡拘束および吸熱反応を克服するために、蒸気希釈、減圧および高温で操作することに適する不均一触媒系を含む。   Dehydrogenation reactors 65A, 65B and 65C can be any dehydrogenation reactor known to those skilled in the art. In an embodiment, the dehydrogenation reactors 65A, 65B and 65C are adiabatic reactors. Dehydrogenation reactors 65A, 65B and 65C include therein a dehydrogenation catalyst suitable for catalyzing the dehydrogenation of hydrocarbons in the hydrocarbon feed to dehydrogenation products. In embodiments, the dehydrogenation catalyst is a catalyst operable to dehydrogenate ethylbenzene in a hydrocarbon feed to produce a dehydrogenation product comprising styrene. The choice of an appropriate dehydrogenation catalyst will be apparent to those skilled in the art based on the given reactor conditions. In embodiments, the dehydrogenation catalyst comprises potassium oxide or potassium carbonate, rare earth oxides, and / or iron (III) oxides promoted by other inorganic performance promoters. In embodiments, the dehydrogenation catalyst comprises a heterogeneous catalyst system suitable for operating at steam dilution, reduced pressure and elevated temperature to overcome equilibrium constraints and endothermic reactions.

加熱器15A、15B、15C、15C’、15Dおよび15Eは、当業者に知られている任意の加熱器でよい。実施態様では、1もしくは複数の加熱器15A、15B、15C、15C’、15Dおよび15Eは炎管加熱器または炉から選択される。実施態様では、1もしくは複数の加熱器15A、15B、15C、15C’、15Dおよび15Eは熱交換器から選択される。実施態様では、1もしくは複数の加熱器15A、15B、15C
、15C’、15Dおよび15Eは、加熱流体として蒸気を使用する熱交換器から選択される。実施態様では、第3加熱器15C、第3加熱器15C’、または両方が蒸気過熱器である。実施態様では、段階間加熱器15Eは標準的な炉再加熱器を含む。実施態様では、段階間加熱器15Eは熱交換器を含む。
Heaters 15A, 15B, 15C, 15C ', 15D and 15E can be any heater known to those skilled in the art. In embodiments, the one or more heaters 15A, 15B, 15C, 15C ', 15D and 15E are selected from a flame tube heater or a furnace. In embodiments, the one or more heaters 15A, 15B, 15C, 15C ', 15D and 15E are selected from heat exchangers. In embodiments, one or more heaters 15A, 15B, 15C
, 15C ', 15D and 15E are selected from heat exchangers that use steam as the heating fluid. In embodiments, the third heater 15C, the third heater 15C ', or both are steam superheaters. In an embodiment, interstage heater 15E includes a standard furnace reheater. In embodiments, interstage heater 15E includes a heat exchanger.

熱交換器25A、25Bおよび25C’は、プロセス流と熱交換流体との間の熱交換に適することになると当業者に知られている任意の熱交換器でよい。実施態様では、熱交換流体には蒸気を含む。実施態様では、熱交換流体は別のプロセス流(例えば第3反応槽流出液ライン85中の第3反応槽流出液、第2熱交換器流出液ライン90中の第2熱交換器流出液、または第2加熱器流出液ライン95中の第2加熱器流出液)を含む。実施態様では、熱交換器25A、25Bおよび/または25C’は、シェルアンドチューブ(shell and tube)熱交換器から選択される。   Heat exchangers 25A, 25B and 25C 'can be any heat exchanger known to those skilled in the art to be suitable for heat exchange between a process stream and a heat exchange fluid. In embodiments, the heat exchange fluid includes steam. In an embodiment, the heat exchange fluid is a separate process stream (eg, a third reactor effluent in a third reactor effluent line 85, a second heat exchanger effluent in a second heat exchanger effluent line 90, Or the second heater effluent line 95 in the second heater effluent line 95). In embodiments, the heat exchangers 25A, 25B and / or 25C 'are selected from a shell and tube heat exchanger.

比較として、従来技術による通常の脱水素化システムIIIを図3で具体的に説明し、そして以下の実施例で比較のために言及する。図3での符号は大体図1および2の符号に対応するが、以下に説明する場合を除き(具体的には第5加熱器15Eに関して)、図3の構成要素は100を加え、例えば図3の構成要素105は図1および2では構成要素5に対応する。   As a comparison, a conventional dehydrogenation system III according to the prior art is illustrated in FIG. 3 and is mentioned for comparison in the following examples. The reference numerals in FIG. 3 roughly correspond to those in FIGS. 1 and 2, except for the case described below (specifically with respect to the fifth heater 15E), the components in FIG. Component 105 at 3 corresponds to component 5 in FIGS.

従来の脱水素化システムIIIでは、第1脱水素化反応槽165A、第2脱水素化反応槽165Bおよび第3脱水素化反応槽165Cが直列に接続されている。この配置では、第4加熱器流出液ライン150中の第4加熱器流出液は、フロースプリッターには導入されず、むしろすべてが第1脱水素化反応槽165Aに導入される。第1脱水素化反応槽流出液は、第1反応槽流出液ライン170Aを介して第2脱水素化反応槽165Bに第3熱交換器125Cおよび第3熱交換器流出液ライン127を介して導入される。第3熱交換器125Cは、第1反応槽流出液ライン170A中の第1反応槽流出液と、第5加熱器蒸気流出液ライン129中の第5加熱器流出液の蒸気との間の熱を交換するように構成されている。第3熱交換器125Cは、第2脱水素化反応槽165B前に反応物を再加熱するために役立つので、第3熱交換器125Cは本明細書では「反応槽1/反応槽2再加熱器125C」と称する場合がある。第2脱水素化反応槽流出液は、第2反応槽流出液ライン170Bを介して第3脱水素化反応槽165Cに、第4熱交換器125Dおよび第3反応槽供給ライン180を介して導入される。第4熱交換器125Dは加熱された供給物を第3脱水素化反応槽165Cに提供する場合があるので、第4熱交換器125Dはまた、本明細書では「反応槽2/反応槽3再加熱器125D」と称する。   In the conventional dehydrogenation system III, a first dehydrogenation reaction tank 165A, a second dehydrogenation reaction tank 165B, and a third dehydrogenation reaction tank 165C are connected in series. In this arrangement, the fourth heater effluent in the fourth heater effluent line 150 is not introduced into the flow splitter, but rather all is introduced into the first dehydrogenation reactor 165A. The effluent of the first dehydrogenation reactor is passed through the first reactor effluent line 170A to the second dehydrogenation reactor 165B via the third heat exchanger 125C and the third heat exchanger effluent line 127. be introduced. The third heat exchanger 125C provides heat between the first reactor effluent in the first reactor effluent line 170A and the vapor of the fifth heater effluent in the fifth heater vapor effluent line 129. Is configured to be replaced. Since the third heat exchanger 125C serves to reheat the reactants prior to the second dehydrogenation reactor 165B, the third heat exchanger 125C is referred to herein as "reactor 1 / reactor 2 reheat." 125C ". The second dehydrogenation reaction tank effluent is introduced into the third dehydrogenation reaction tank 165C via the second reaction tank effluent line 170B via the fourth heat exchanger 125D and the third reaction tank supply line 180. Is done. Since fourth heat exchanger 125D may provide a heated feed to third dehydrogenation reactor 165C, fourth heat exchanger 125D may also be referred to herein as "reactor 2 / reactor 3". Reheater 125D ".

希釈蒸気供給物入口ライン140’は、希釈蒸気を第3加熱器15C’に導入するために構成され、15C’は希釈蒸気を加熱するように構成されている。第3加熱器115C’はそこに導入された希釈蒸気を過熱するために操作する場合があるので、第3加熱器115C’は本明細書では「第1蒸気過熱器115C’」とも称する場合がある。第3加熱器流出液ライン145’は第3加熱器115C’を第4熱交換器125Dに流動的に接続し、これは第3加熱器流出液ライン145’中の蒸気からの熱を、第2反応槽流出液ライン170Bを介して第4熱交換器125Dに導入される第2反応槽流出液に移し、このようにして第3反応槽供給ライン180を介して第3脱水素化反応槽165Cに導入するために第2反応槽流出液を加熱し、そして第4熱交換器蒸気流出液ライン128を介して第4熱交換器125Dから抽出される冷却された蒸気を提供する。第4熱交換器蒸気流出液ライン128は第4熱交換器125Dを第5加熱器115E(これはこの従来の場合の段階間加熱器ではない)に流動的に接続し、これはそこに導入される冷却された蒸気を加熱するように構成されている。第5加熱器114Eは過熱蒸気を提供するために操作できるので、第5加熱器115Eは本明細書では「第2蒸気過熱器115E」と称する場合がある。第5加熱器流出液ライン129は第5加熱器115Eを第3熱交換器125Cに流動
的に接続し、これは上記のように第1反応槽流出液ライン170A中の第1反応槽流出液と第5加熱器蒸気流出液ライン129中の第5加熱器流出液中の蒸気との間の熱を交換するように構成されている。第3熱交換器蒸気流出液ライン126は第3熱交換器125Cを第6加熱器115Fに流動的に接続し、これは、第3熱交換器蒸気流出液ライン126を介してそこに導入された冷却された蒸気を、第4加熱器155D中で、第2熱交換器流出液ライン135中の反応槽供給物を含む第2熱交換器流出液と合わせる前に加熱するように構成されている。第6加熱器115Fはそこに導入される蒸気を過熱するように操作できるので、第6加熱器115Fは本明細書では「第3蒸気過熱器115F」とも称する場合がある。
Dilution steam supply inlet line 140 'is configured to introduce dilution steam into third heater 15C', which is configured to heat the dilution steam. Since the third heater 115C 'may operate to superheat the dilution steam introduced therein, the third heater 115C' may also be referred to herein as "the first steam superheater 115C '." is there. The third heater effluent line 145 'fluidly connects the third heater 115C' to the fourth heat exchanger 125D, which removes heat from the steam in the third heater effluent line 145 '. Transfer to the second reactor effluent introduced into the fourth heat exchanger 125D via the second reactor effluent line 170B and thus the third dehydrogenation reactor via the third reactor supply line 180 The second reactor effluent is heated for introduction into 165C and provides cooled steam extracted from fourth heat exchanger 125D via fourth heat exchanger steam effluent line 128. A fourth heat exchanger vapor effluent line 128 fluidly connects the fourth heat exchanger 125D to a fifth heater 115E (which is not the interstage heater in this conventional case), which is introduced there. And configured to heat the cooled steam. Since fifth heater 114E can be operated to provide superheated steam, fifth heater 115E may be referred to herein as "second steam superheater 115E." The fifth heater effluent line 129 fluidly connects the fifth heater 115E to the third heat exchanger 125C, which is connected to the first reactor effluent line 170A in the first reactor effluent line 170A as described above. And heat in the fifth heater vapor effluent line 129 to exchange heat with the vapor in the fifth heater effluent line. The third heat exchanger vapor effluent line 126 fluidly connects the third heat exchanger 125C to the sixth heater 115F, which is introduced there via the third heat exchanger vapor effluent line 126. Configured to heat the cooled steam in a fourth heater 155D prior to combining with the second heat exchanger effluent containing the reactor feed in the second heat exchanger effluent line 135. I have. The sixth heater 115F may also be referred to herein as a "third steam superheater 115F" because the sixth heater 115F can be operated to superheat the steam introduced therein.

図3の構成要素105(気化蒸気供給物入口ライン)、110(炭化水素供給物入口ライン)、115A(「第1加熱器」または「気化蒸気混合ユニット」)、115B(「第2加熱器」または「HP蒸気生成器」)、120(第1加熱器流出液ライン)、125A(「第1熱交換器」または「反応槽供給物気化器」)、125B(「第2熱交換器」または「反応槽供給物/流出液交換器」)、130(反応槽供給物を含む第1熱交換器流出液ライン)、190(脱水素化産物を含む第2熱交換器流出液ライン)、195(脱水素化反応産物を含む第2加熱器溶出液ライン)および196(脱水素化産物を含む第1熱交換器流出液ライン)は、図1および2の構成要素5,10,15A、15B、20,25A、25B、30,90,95および96を参照にして説明されている。   Components 105 (vaporized vapor feed inlet line), 110 (hydrocarbon feed inlet line), 115A ("first heater" or "vaporized steam mixing unit"), 115B ("second heater") in FIG. Or "HP steam generator"), 120 (first heater effluent line), 125A ("first heat exchanger" or "reactor feed vaporizer"), 125B ("second heat exchanger" or "Reactor feed / effluent exchanger"), 130 (first heat exchanger effluent line containing reactor feed), 190 (second heat exchanger effluent line containing dehydrogenated product), 195 (The second heater effluent line containing the dehydrogenation reaction product) and 196 (the first heat exchanger effluent line containing the dehydrogenation product) correspond to components 5, 10, 15A, 15B of FIGS. , 20, 25A, 25B, 30, 90, 95 and It has been described with beauty 96 references.

また本明細書に開示するのは、多段階脱水素化の方法である。多段階法は第1段階で、炭化水素および蒸気を含む供給物流を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて第1段階の流出液を得;第1段階の流出液を加熱し;そして第2段階で、加熱した第1段階の流出液を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて、脱水素化産物を含む第2段階の流出液を得ることを含み、ここで第1段階が、並列に配置された第1反応槽および第2反応槽を含み、そして第2段階が、第1反応槽および第2反応槽に直列して接続された第3反応槽を含む。実施態様では、炭化水素がエチルベンゼンであり、そして脱水素化産物がスチレンを含む。実施態様では、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽のそれぞれが断熱的に操作される。   Also disclosed herein is a method for multi-stage dehydrogenation. The multi-stage process comprises, in a first stage, contacting a feed stream containing hydrocarbons and steam with a dehydrogenation catalyst under dehydrogenation conditions to obtain a first stage effluent; And, in a second stage, contacting the heated first stage effluent with a dehydrogenation catalyst under dehydrogenation conditions to obtain a second stage effluent containing the dehydrogenation product, Wherein the first stage comprises a first reactor and a second reactor arranged in parallel, and the second stage comprises a third reactor connected in series to the first reactor and the second reactor. Including. In embodiments, the hydrocarbon is ethylbenzene and the dehydrogenation product comprises styrene. In an embodiment, each of the first, second and third reactors is operated adiabatically.

本開示の実施態様による多段階法のさらに詳細な説明を、これから図1を参照にして行う。   A more detailed description of the multi-step method according to embodiments of the present disclosure will now be made with reference to FIG.

気化蒸気供給物入口ライン5中の気化蒸気供給物および炭化水素供給物入口ライン10中の炭化水素供給物を第1加熱器15A中で合わせ、ここで炭化水素が気化されて、気化した炭化水素供給物を含む第1加熱器流出液を提供し、これは第1加熱器流出液ライン20を介して第1加熱器20から抽出される。第1熱交換器25Aおよび第2熱交換器25Bを通る通路を介して、熱は気化された炭化水素供給物と第3反応槽流出液ライン85中の第3反応槽流出液(すなわち生成物流)との間で交換される。第1熱交換器25Aでは、熱は第1加熱器流出液ライン20中の気化された炭化水素供給物と第2加熱器流出液ライン95中の脱水素化産物を含む第2加熱器流出液との間で交換される。脱水素化産物は、第1熱交換器流出液ライン96を介して第1熱交換器25Aから抽出され、そして反応槽供給物を含む第1熱交換器流出液は、第1熱交換器流出液ライン30を介して第1熱交換器25Aから抽出される。さらに第1熱交換器流出液ライン30を介して第1熱交換器25Aから抽出される炭化水素供給物の熱交換は、それらの第2熱交換器25Bへの導入、そして第3反応槽流出液ライン85を介して第3脱水素化反応槽65Cから抽出される生成物流との熱交換により提供される。脱水素化産物は、第2熱交換器流出液ライン90を介して第2熱交換器25Bから抽出され、そしてさらに熱交換された炭化水素供給物が、第2熱交換器流出液ライン35を介して第2熱交換器25Bから抽出される。第2熱交換器流出液ライン90中の反応生成物の(すなわち熱交換媒体)の温度は、第2加熱器流
出液ライン95を介して第1熱交換器25Aに導入する前に、第2加熱器15Bを通る通路を介して調整することができる。
The vaporized steam feed in the vaporized steam feed inlet line 5 and the hydrocarbon feed in the hydrocarbon feed inlet line 10 are combined in a first heater 15A, where the hydrocarbons are vaporized and the hydrocarbons are vaporized. A first heater effluent containing feed is provided, which is extracted from the first heater 20 via the first heater effluent line 20. Through a passage through the first heat exchanger 25A and the second heat exchanger 25B, heat is transferred to the vaporized hydrocarbon feed and the third reactor effluent (ie, product stream) in the third reactor effluent line 85. ) And exchanged between. In the first heat exchanger 25A, heat is transferred to the second heater effluent including the vaporized hydrocarbon feed in the first heater effluent line 20 and the dehydrogenated product in the second heater effluent line 95. Exchanged between The dehydrogenation product is extracted from the first heat exchanger 25A via the first heat exchanger effluent line 96, and the first heat exchanger effluent containing the reactor feed is discharged to the first heat exchanger effluent. It is extracted from the first heat exchanger 25A via the liquid line 30. Further, the heat exchange of the hydrocarbon feeds extracted from the first heat exchanger 25A via the first heat exchanger effluent line 30 is performed by introducing them into the second heat exchanger 25B and flowing out of the third reaction tank 25B. It is provided by heat exchange with the product stream extracted from the third dehydrogenation reactor 65C via the liquid line 85. The dehydrogenation products are extracted from the second heat exchanger 25B via the second heat exchanger effluent line 90, and the further heat exchanged hydrocarbon feed passes through the second heat exchanger effluent line 35. Extracted from the second heat exchanger 25B. The temperature of the reaction product (ie, the heat exchange medium) in the second heat exchanger effluent line 90 is reduced to a second temperature before being introduced into the first heat exchanger 25A via the second heater effluent line 95. It can be adjusted via a passage through heater 15B.

希釈蒸気供給ライン40を介して導入される希釈蒸気は、第3加熱器15C中で過熱され、そして第3加熱器流出液ライン45を介して第3加熱器15Cから抽出された過熱蒸気は、第4加熱器15D内で第2熱交換器流出液ライン35中の炭化水素/蒸気供給物と合わせられる。炭化水素および蒸気を含む第1段階の供給蒸気は、第4加熱器流出液ライン50を介して第4加熱器15Dから抽出される。   The diluted steam introduced via the diluted steam supply line 40 is superheated in the third heater 15C, and the superheated steam extracted from the third heater 15C via the third heater effluent line 45 is: In the fourth heater 15D, it is combined with the hydrocarbon / steam feed in the second heat exchanger effluent line 35. First stage feed steam, including hydrocarbons and steam, is extracted from fourth heater 15D via fourth heater effluent line 50.

スプリッター55Aは、第1段階の供給蒸気を、第1脱水素化反応槽供給ライン60Aを介して第1脱水素化反応槽65Aに導入される第1部分および第2脱水素化反応槽供給ライン60Bを介して第2脱水素化反応槽65B(これは第1脱水素化反応槽65Aと並行して操作される)に導入される第2または残りの部分に分けるために役立つ。各第1および第2脱水素化反応槽に導入される第1段階の供給蒸気画分は、それらの容積に依存する場合がある。例えば第1脱水素化反応槽65Aおよび第2脱水素化反応槽65Bが異なるサイズである後付けの応用では、この分割比はそれに応じて調整することができる。実施態様では、第1段階の供給蒸気の約半分が第1脱水素化反応槽65Aに導入され、そして第1段階の供給蒸気の約半分が第2脱水素化反応槽65Bに導入される。実施態様では、第1脱水素化反応槽65Aおよび第2脱水素化反応槽65Bはおよそ等しい容積を有する。   The splitter 55A is configured to supply the first-stage supply steam to the first dehydrogenation reaction tank supply line 65A via the first dehydrogenation reaction tank supply line 60A. It serves to split into a second or remaining portion which is introduced via 60B into a second dehydrogenation reactor 65B, which operates in parallel with the first dehydrogenation reactor 65A. The first stage feed vapor fraction introduced into each of the first and second dehydrogenation reactors may depend on their volume. For example, in retrofit applications where the first dehydrogenation reactor 65A and the second dehydrogenation reactor 65B are of different sizes, the split ratio can be adjusted accordingly. In an embodiment, about half of the first stage feed steam is introduced into the first dehydrogenation reactor 65A, and about half of the first stage feed steam is introduced into the second dehydrogenation reactor 65B. In an embodiment, the first dehydrogenation reactor 65A and the second dehydrogenation reactor 65B have approximately equal volumes.

上記のように第1および第2脱水素化反応槽65Aおよび65Bは、その中に脱水素化産物を生成するための蒸気の存在下で、第1段階の供給蒸気中の炭化水素の脱水素化を触媒するために適する脱水素化触媒を含む。脱水素化産物および未反応炭化水素は、それぞれ第1反応槽流出液ライン70Aおよび第2反応槽流出液ライン70Bを介して、第1脱水素化反応槽65Aおよび第2脱水素化反応槽65Bから抽出される。第1脱水素化反応槽65Aおよび第2脱水素化反応槽65Bの生成物流はミキサー55B内で合わせられ、混合された第1段階流出液を提供し、これは段階間または第5加熱器供給ライン75を介して抽出される。   As described above, the first and second dehydrogenation reactors 65A and 65B are provided for dehydrogenating hydrocarbons in the first stage feed steam in the presence of steam to produce dehydrogenation products therein. A dehydrogenation catalyst suitable for catalyzing the hydrogenation. The dehydrogenation products and unreacted hydrocarbons are passed through the first reactor effluent line 70A and the second reactor effluent line 70B, respectively, to the first dehydrogenation reactor 65A and the second dehydrogenation reactor 65B. Extracted from The product streams of the first dehydrogenation reactor 65A and the second dehydrogenation reactor 65B are combined in a mixer 55B to provide a mixed first stage effluent, which may be interstage or fifth heater feed. Extracted via line 75.

混合された第1段階流出液は、段階間または第5加熱器供給ライン75を介して段階間または第5加熱器15Eに導入され、この加熱器は第1段階流出液を第3脱水素化反応槽65Cの操作に適する温度に加熱するために役立ち、すなわち第3反応槽供給物(本明細書では第2段階反応槽供給物とも称する)を提供し、これは第3反応槽または第2段階供給ライン80を介して段階間加熱器15Eから抽出される。加熱器として図1には示したが、段階間加熱器15Eは任意の標準的再加熱技術を介して、図2の実施態様で示した熱交換器を使用し、そして以下にさらに検討するように操作することができる。実施態様では、混合した第1段階の流出液は熱交換を介して段階間または第5加熱器15E中で加熱される。   The combined first stage effluent is introduced into the interstage or fifth stage heater 15E via a stage or fifth heater supply line 75, which heats the first stage effluent to a third dehydrogenation. It serves to heat the reactor 65C to a temperature suitable for operation, ie, provides a third reactor feed (also referred to herein as a second stage reactor feed), which may be a third reactor or a second reactor. Extracted from the interstage heater 15E via the stage supply line 80. Although shown in FIG. 1 as a heater, the interstage heater 15E uses the heat exchanger shown in the embodiment of FIG. 2 via any standard reheating technique, and as discussed further below. Can be operated. In embodiments, the combined first stage effluent is heated between stages or in a fifth heater 15E via heat exchange.

上記のように第3脱水素化反応槽65Cはその中に、第2段階供給ライン80を介して導入される場合に、蒸気の存在下で第2段階供給物中の未反応炭化水素の脱水素化を触媒するために適する脱水素化触媒を含む。脱水素化産物および任意の残りの未反応炭化水素を含む第2段階の流出液は、第3反応槽流出液ライン85を介して第3脱水素化反応槽65Cから抽出される。上記のように、第3脱水素化反応槽65Cから抽出された第2段階の流出液は、圧縮され、そして生成物分離(1もしくは複数)に供されて、水および任意の反応副産物から脱水素化産物を分離することができる。実施態様では、上記のように第2段階の流出液を炭化水素/気化蒸気供給物との熱交換に供することができ、すなわちそれらの圧縮および/またはそれらからの生成物の分離前に第2段階の流出液の少なくとも一部を凝縮する。例えばすでに検討したように、第3反応槽流出液ライン85中の第2段
階の流出液と第1熱交換器流出液ライン30中の炭化水素/蒸気供給物との間の熱を、第2熱交換器25B中で交換することができ、そしてさらに第2熱交換器流出液ライン90中の第2熱交換器流出液と第1加熱器流出液ライン20中の炭化水素/蒸気供給物との間の熱を、第1熱交換器25A中で交換することができる。第2熱交換器流出液ライン90中の第2熱交換器流出液の温度は、第2加熱器流出液ライン95を介して第1熱交換器25Aへ導入される前に、第2加熱器15Bを通る通路を介して調整することができる。
As described above, the third dehydrogenation reactor 65C has a dehydration of unreacted hydrocarbons in the second stage feed in the presence of steam when introduced via the second stage feed line 80 therein. A dehydrogenation catalyst suitable for catalyzing the hydrogenation. The second stage effluent, including dehydrogenation products and any remaining unreacted hydrocarbons, is extracted from third dehydrogenation reactor 65C via third reactor effluent line 85. As described above, the second stage effluent extracted from the third dehydrogenation reactor 65C is compressed and subjected to product separation (s) to dewater from water and any reaction by-products. The digestion product can be separated. In embodiments, the effluent of the second stage may be subjected to heat exchange with the hydrocarbon / vaporized vapor feed, as described above, ie, before the compression thereof and / or the separation of the product therefrom. Condensing at least a portion of the stage effluent. For example, as previously discussed, the heat between the second stage effluent in the third reactor effluent line 85 and the hydrocarbon / steam feed in the first heat exchanger effluent line 30 is transferred to the second The second heat exchanger effluent in the second heat exchanger effluent line 90 and the hydrocarbon / steam feed in the first heater effluent line 20 can be exchanged in the heat exchanger 25B. Can be exchanged in the first heat exchanger 25A. The temperature of the second heat exchanger effluent in the second heat exchanger effluent line 90 before the second heat exchanger effluent line 95 is introduced into the first heat exchanger 25A via the second heater effluent line 95 It can be adjusted via a passage through 15B.

本開示による脱水素化法の別の実施態様を、これから図2を参照にしながら説明する。この実施態様では、希釈供給物が希釈蒸気供給ライン40’を介して第3加熱器15C’に導入され、そして適切に加熱された蒸気が第3加熱器流出液ライン45’を介して第3熱交換器25C’に導入され、第3熱交換器25C’は、混合された第1段階の流出液ライン75中で混合された第1段階の流出液を加熱した後、それを第2段階供給ライン80を介して第3脱水素化反応槽65Cに導入するように構成されている。ライン41’を介して第3熱交換器25C’から抽出された熱交換された希釈蒸気は、第3加熱器15Cおよび第3加熱器流出液ライン45を介して、第2熱交換器流出液ライン35中の熱交換された炭化水素/蒸気供給物と、第4加熱器15D中で合わせることができる。   Another embodiment of the dehydrogenation method according to the present disclosure will now be described with reference to FIG. In this embodiment, the diluted feed is introduced to the third heater 15C 'via the diluted steam supply line 40', and the appropriately heated steam is supplied to the third heater 15C 'via the third heater effluent line 45'. After being introduced into the heat exchanger 25C ′, the third heat exchanger 25C ′ heats the mixed first-stage effluent in the mixed first-stage effluent line 75 and then transfers it to the second stage effluent. It is configured to be introduced into the third dehydrogenation reaction tank 65C via the supply line 80. The heat-exchanged diluted steam extracted from the third heat exchanger 25C ′ via the line 41 ′ is supplied to the second heat exchanger effluent via the third heater 15C and the third heater effluent line 45. The heat exchanged hydrocarbon / steam feed in line 35 can be combined in fourth heater 15D.

比較のために従来の脱水素化法の簡単な説明を、これから図3を参考にして行う。上記のように従来の脱水素化法は、並列ではなく直列の脱水素化反応槽を使用する。第4加熱器または「希釈蒸気混合ユニット」115Dに導入する前の炭化水素/蒸気供給物の調製は、気化蒸気供給物入口ライン105中の気化蒸気供給物および炭化水素供給物入口ライン110中の炭化水素供給物を第1加熱器115A中で合わせることを含み、ここで炭化水素は気化されて気化炭化水素供給物を含む第1加熱器流出液を提供し、これは第1加熱器流出液ライン120を介して第1加熱器115Aから抽出される。第1熱交換器125Aおよび第2熱交換器125Bを通る通路を介して、気化した炭化水素供給物と第3反応槽流出液ライン185中の第3反応槽流出液(すなわち生成物流)との間で熱が交換される。第1熱交換器125Aでは、熱は第1加熱器流出液ライン120中の気化炭化水素供給物と、第2加熱器流出液ライン195中の第2加熱器流出液との間で交換される。反応生成物は、第1熱交換器流出液ライン196を介して第1熱交換器125Aから抽出され、そして熱交換した炭化水素供給物は、第1熱交換器流出液ライン130を介して第1熱交換器125Aから抽出される。さらに第1熱交換器流出液ライン130を介して第1熱交換器125Aから抽出された炭化水素供給物のさらなる熱交換は、それらの第2熱交換器125Bへの導入、そして第3反応槽流出液ライン185を介して第3脱水素化反応槽165Cから抽出される生成物流との熱交換により提供される。反応生成物は、第2熱交換器流出液ライン190を介して第2熱交換器125Bから抽出され、そしてさらに熱交換した炭化水素供給物は、第2熱交換器流出液ライン135を介して第2熱交換器125Bから抽出される。第2熱交換器流出液ライン190中の反応生成物(すなわち熱交換媒体)の温度は、第2加熱器流出液ライン195を介して第1熱交換器125Aに導入する前に、第2加熱器115Bを通る通路を介して調整することができる。   For comparison, a brief description of a conventional dehydrogenation method will now be given with reference to FIG. As described above, conventional dehydrogenation methods use a series of dehydrogenation reactors instead of parallel. Preparation of the hydrocarbon / steam feed prior to introduction into the fourth heater or "dilution steam mixing unit" 115D is accomplished by evaporating the steam feed in the steam feed inlet line 105 and in the hydrocarbon feed inlet line 110. Combining the hydrocarbon feed in a first heater 115A, wherein the hydrocarbon is vaporized to provide a first heater effluent containing the vaporized hydrocarbon feed, which is a first heater effluent. Extracted from the first heater 115A via line 120. Via a passage through the first heat exchanger 125A and the second heat exchanger 125B, the vaporized hydrocarbon feed and the third reactor effluent (ie, product stream) in the third reactor effluent line 185 Heat is exchanged between. In the first heat exchanger 125A, heat is exchanged between the vaporized hydrocarbon feed in the first heater effluent line 120 and the second heater effluent in the second heater effluent line 195. . Reaction products are extracted from the first heat exchanger 125A via the first heat exchanger effluent line 196, and the heat exchanged hydrocarbon feed is removed via the first heat exchanger effluent line 130. 1 Extracted from the heat exchanger 125A. Further heat exchange of the hydrocarbon feeds extracted from the first heat exchanger 125A via the first heat exchanger effluent line 130 is further introduced into their second heat exchanger 125B, and the third reactor It is provided by heat exchange with the product stream extracted from the third dehydrogenation reactor 165C via the effluent line 185. The reaction products are extracted from the second heat exchanger 125B via the second heat exchanger effluent line 190, and the further heat exchanged hydrocarbon feed via the second heat exchanger effluent line 135. It is extracted from the second heat exchanger 125B. The temperature of the reaction product (ie, the heat exchange medium) in the second heat exchanger effluent line 190 is increased by a second heating Adjustment can be made via a passage through vessel 115B.

希釈蒸気および熱交換した炭化水素/蒸気供給物を含む第6加熱器流出液は、それぞれ第6加熱器流出液ライン116および第2熱交換器流出液ライン135を介して第4加熱器115Dに導入される。反応槽供給物は、第4加熱器流出液ライン150を介して第1脱水素化反応槽165Aに導入される。第1反応槽流出液ライン170Aを介して第1脱水素化反応槽165Aから抽出された脱水素化産物は、第3熱交換器125C中で第5加熱器蒸気流出液ライン129中の蒸気との熱交換を介して加熱される。熱交換された蒸気は、第3熱交換器蒸気流出液ライン126を介して第3熱交換器125Cから抽出され、そしてそれらの温度は、第6加熱器流出液ライン116を介して第4加熱器115Dへ導入される前に第6加熱器115Fを通る通路を介して上げられる。第1脱水素化反応槽165Aからの上昇した温度の脱水素化産物は、第3熱交換器流出液ライン127を介して
第2脱水素化反応槽165Bに供給物として導入される。
The sixth heater effluent, including the diluted steam and the heat exchanged hydrocarbon / steam feed, is sent to the fourth heater 115D via the sixth heater effluent line 116 and the second heat exchanger effluent line 135, respectively. be introduced. The reactor feed is introduced into the first dehydrogenation reactor 165A via the fourth heater effluent line 150. The dehydrogenated product extracted from the first dehydrogenation reactor 165A via the first reactor effluent line 170A is combined with the steam in the fifth heater vapor effluent line 129 in the third heat exchanger 125C. Heated through heat exchange. The heat exchanged steam is extracted from the third heat exchanger 125C via the third heat exchanger vapor effluent line 126 and their temperature is increased via the sixth heater effluent line 116 to the fourth heating exchanger 125C. It is raised via a passage through a sixth heater 115F before being introduced into the vessel 115D. The elevated temperature dehydrogenation product from the first dehydrogenation reactor 165A is introduced as a feed to the second dehydrogenation reactor 165B via the third heat exchanger effluent line 127.

第2反応槽流出液ライン170Bを介してそれから抽出された第2脱水素化反応槽165Bの脱水素化産物は、第4熱交換器125D中で第3加熱器流出液ライン145’中の蒸気との熱交換を介して加熱される。熱交換された蒸気は、第4熱交換器蒸気流出液ライン128を介して第4熱交換器125Dから抽出することができ、そしてその温度は第5加熱器蒸気流出液ライン129を介して第3熱交換器125Cに導入される前に、第5加熱器115Eを通る通路を介して上げられる。第2脱水素化反応槽165Bからの上昇した温度の脱水素化産物は、第3反応槽供給ライン180を介して第3脱水素化反応槽165Cに供給物として導入される。   The dehydrogenation product of the second dehydrogenation reactor 165B extracted therefrom via the second reactor effluent line 170B passes to the steam in the third heater effluent line 145 'in the fourth heat exchanger 125D. Heated through heat exchange with. Heat exchanged steam can be extracted from fourth heat exchanger 125D via fourth heat exchanger steam effluent line 128 and its temperature can be extracted via fifth heater steam effluent line 129. Before being introduced into the third heat exchanger 125C, it is raised through a passage through the fifth heater 115E. The dehydrogenated product at the elevated temperature from the second dehydrogenation reactor 165B is introduced as a feed to the third dehydrogenation reactor 165C via the third reactor supply line 180.

図3の従来の方法では、希釈蒸気供給ライン140’中の希釈蒸気供給物が第3加熱器115C’中で過熱され、そして適切に加熱される。通例の方法では、第3加熱器流出液ライン145’を介して第3加熱器115C’から抽出された過熱蒸気は、第4熱交換器125Dに導入され、これは第3反応槽供給ライン180を介して第3脱水素化反応槽165Cにそれを導入する前に、第2反応槽流出液ライン178B中の脱水素化産物を加熱するように構成されている。上記のように、第4熱交換器蒸気流出液ライン128を介して第4熱交換器125Dから抽出され熱交換された希釈蒸気の温度は、第3熱交換器125C中の第1脱水素化反応槽165Aの脱水素化産物と熱交換する前に、第5加熱器115Eを通る通路を介して上げることができる。   In the conventional method of FIG. 3, the dilution steam feed in the dilution steam supply line 140 'is superheated in the third heater 115C' and appropriately heated. In a conventional manner, the superheated steam extracted from the third heater 115C 'via the third heater effluent line 145' is introduced into the fourth heat exchanger 125D, which is connected to the third reactor supply line 180D. The dehydrogenation product in the second reactor effluent line 178B is configured to be heated before it is introduced into the third dehydrogenation reactor 165C via. As described above, the temperature of the diluted steam extracted and heat exchanged from the fourth heat exchanger 125D via the fourth heat exchanger vapor effluent line 128 is equal to the temperature of the first dehydrogenation in the third heat exchanger 125C. Prior to heat exchange with the dehydrogenation product in reaction vessel 165A, it can be raised via a passage through fifth heater 115E.

本明細書中、上記のように第3脱水素化反応槽を含む第2段階の上流で並列して操作される2つの脱水素化反応槽を含む第1段階を採用する本開示の多段階脱水素化システムは、全反応槽圧の減少、平均ユニット圧の利点、所望する脱水素化産物選択性の上昇、望ましい転換、および/または、1ポンドの脱水素化産物あたり低いエネルギー入力を可能にする場合がある。スチレンを生成するためのエチルベンゼンの吸熱的脱水素化のような脱水素化法に、改善された圧力条件(すなわち圧の低下)が選択性を改善する。以下の実施例から分かるように、第3脱水素化反応槽を含む
第2段階と直列し、並列して操作される2つの脱水素化反応槽を含む第1段階を使用することが有意に差圧を下げ、これは生成物の選択性を改善することができる。実施態様では、本開示の多段階脱水素化法の全差圧は、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似する従来の方法の全差圧より低く、ここで全差圧は第1反応槽入口と第3反応槽出口との間で測定される。実施態様では、本開示の多段階脱水素化法の全選択性が、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似する従来の方法の全選択性よりも大きい。全選択性は:[第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽で生成された所望の生成物(例えば脱水素化産物)のモル]/[第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽で転換された脱水素化供給物種(例えば炭化水素)の全モル]と定義される。実施態様では、本開示の多段階脱水素化法の全エネルギー入力が、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似する従来の方法の全エネルギー入力よりも低い。
Herein, a multi-stage of the present disclosure employing a first stage including two dehydrogenation reactors operated in parallel upstream of a second stage including a third dehydrogenation reactor as described above. The dehydrogenation system allows for reduced total reactor pressure, benefits of average unit pressure, increased selectivity of desired dehydrogenation products, desirable conversion, and / or low energy input per pound of dehydrogenation product In some cases. For dehydrogenation processes such as endothermic dehydrogenation of ethylbenzene to produce styrene, improved pressure conditions (ie, reduced pressure) improve selectivity. As can be seen from the examples below, it is significantly advantageous to use a first stage comprising two dehydrogenation reactors operated in parallel with a second stage comprising a third dehydrogenation reactor. The differential pressure can be reduced, which can improve the selectivity of the product. In an embodiment, the total differential pressure of the multi-stage dehydrogenation process of the present disclosure is the total differential pressure of a similar conventional method except that the first, second and third reactors are connected in series. Lower, where the total differential pressure is measured between the first reactor inlet and the third reactor outlet. In an embodiment, the overall selectivity of the multi-stage dehydrogenation process of the present disclosure is similar to that of a similar conventional method except that the first, second and third reactors are connected in series. Greater than. The total selectivity is: [moles of the desired product (eg, dehydrogenation product) produced in the first, second and third reactors] / [first reactor, second reactor and Total moles of dehydrogenated feed species (eg, hydrocarbons) converted in the third reactor]. In an embodiment, the total energy input of the multi-stage dehydrogenation process of the present disclosure is the total energy input of a similar conventional method except that the first, second, and third reactors are connected in series. Lower than.

本開示の図1の多段階脱水素化システムを、図3の従来の脱水素化システムと比べると分かるように、第5加熱器115E、第6加熱器115F、第3熱交換器125Cおよび第4熱交換器125Dは、本質的に段階間加熱器15Eと置き換えられ、これは本開示の多段階脱水素化システムおよび方法の上記のエネルギー的利点を提供するために役立つことができる。   As can be seen when comparing the multi-stage dehydrogenation system of FIG. 1 of the present disclosure to the conventional dehydrogenation system of FIG. 3, a fifth heater 115E, a sixth heater 115F, a third heat exchanger 125C and a The four heat exchanger 125D is essentially replaced by an inter-stage heater 15E, which can serve to provide the above energy benefits of the multi-stage dehydrogenation systems and methods of the present disclosure.

本開示の多段階脱水素化システムおよび方法は、より高い転換を第1段階の最初の2つの反応槽で行うことができ(最初の2つの脱水素化反応槽が直列に配列された従来の脱水素化システムの最初の2つの脱水素化反応槽と比較して)、そして第2段階の第3反応槽
に導入される前により多くの再加熱が望ましい場合がある。さらに多段階システムおよび方法は、超−低蒸気対オイル(ultra−low steam to oil:例えば約5.5−6のSTO)および低圧で使用される後付けの操作に特に良く適合することができる。
The multi-stage dehydrogenation systems and methods of the present disclosure allow higher conversions to be performed in the first two reactors of the first stage (conventionally, where the first two dehydrogenation reactors are arranged in series). More reheating may be desired before being introduced into the third reactor of the second stage (as compared to the first two dehydrogenation reactors of the dehydrogenation system). In addition, the multi-stage systems and methods can be particularly well adapted to retro-operating operations used at ultra-low steam to oil (eg, about 5.5-6 STO) and low pressure.

従来および本開示の並列反応槽システムの比較
アスペンプラス(Aspen Plus)シミュレーションソフトウェアを使用して、図1に示す本開示の並列反応槽システムを構築し、そして図3に示す従来の連続反応槽システムと比較した。0.37/hのエチルベンゼン、7モルの蒸気対オイル(STOは炭化水素、例えばエチルベンゼンに対する蒸気のモル比である)および6.5psia出口で、2つの方法の反応槽モデルを使用した比較を行った。1.5psiaの圧力降下がこれら条件の反応槽で予想された。表1はこの比較に関する基準の全体像を提供する。
Comparison of Conventional and Disclosed Parallel Reactor Systems Aspen Plus simulation software was used to construct the disclosed parallel reactor system shown in FIG. 1 and the conventional continuous reactor system shown in FIG. And compared. A comparison was made using a two-way reactor model at 0.37 / h ethylbenzene, 7 moles of steam to oil (STO is the mole ratio of steam to a hydrocarbon, for example ethylbenzene) and 6.5 psia outlet. Was. A pressure drop of 1.5 psia was expected in the reactor at these conditions. Table 1 provides an overview of the criteria for this comparison.

Figure 2020504113
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エチルベンゼン供給物流のわずかに上昇した温度は、新たなエチルベンゼンを再循環流と合わせた結果であり、気化蒸気は低圧ヘッダー(25psig)からであり、希釈蒸気は中圧ヘッダー(150psig)で始まり、そして車3台入り車庫は従来の方法については実施開始条件の設計で操作されている。   The slightly elevated temperature of the ethylbenzene feed stream is the result of combining fresh ethylbenzene with the recycle stream, with vaporized vapor coming from the low pressure header (25 psig), diluent vapor starting at the medium pressure header (150 psig), and The garage with three cars is operated with the design of the starting conditions for the conventional method.

両方法について、以下の反応が考えられた:
エチルベンゼン→スチレン+水素 (1)
エチルベンゼン→ベンゼン+エチレン (2)
エチルベンゼン+水素→トルエン+メタン (3)
The following reactions were considered for both methods:
Ethylbenzene → styrene + hydrogen (1)
Ethylbenzene → benzene + ethylene (2)
Ethylbenzene + hydrogen → toluene + methane (3)

表2に示す転換および選択性の仕様を使用した。   The conversion and selectivity specifications shown in Table 2 were used.

Figure 2020504113
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実験した従来法の工程系統を図3で具体的に説明し;実験した並列法の工程系統を図1で具体的に説明する。従来法に関する熱負荷の結果は以下の表3に提供し、そして並列法に関する熱負荷の結果は以下の表4に提供する。   The experimental process system of the conventional method is specifically illustrated in FIG. 3; the experimental process system of the parallel method is specifically illustrated in FIG. 1. The heat load results for the conventional method are provided in Table 3 below, and the heat load results for the parallel method are provided in Table 4 below.

Figure 2020504113
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標準的な直列様式に関する代表的な研究室データおよび並列様式に関する予想を表5にまとめる。反応槽流出液中のスチレンモノマーのパーセント、入口圧、出口圧、転換パーセントおよび選択性のパーセントを、標準的な直列様式および並列様式の3つの脱水素化反応槽について示す。   Table 5 summarizes representative laboratory data for the standard serial format and expectations for the parallel format. The percent styrene monomer, inlet pressure, outlet pressure, percent conversion and percent selectivity in the reactor effluent are shown for three dehydrogenation reactors in standard series and parallel modes.

Figure 2020504113
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表3および4に示すように、従来法の正味エネルギーは並列法よりもわずかに低い。しかしこれは生成する高圧蒸気による可能性がある。並列法は実際には1ポンドのスチレンあたり少ないエネルギー入力を要する。さらにこの方法は明示されるように、より低い全圧およびより高い選択性で操作することが可能である。このように並列反応槽法は、モデルとした条件に関してエネルギー入力、平均ユニット圧、全差圧および全選択性での有利さを証明する。   As shown in Tables 3 and 4, the net energy of the conventional method is slightly lower than the parallel method. However, this may be due to the high pressure steam produced. The parallel method actually requires less energy input per pound of styrene. In addition, the method can operate at lower total pressures and higher selectivities, as demonstrated. The parallel reactor method thus demonstrates the advantages in energy input, average unit pressure, total differential pressure and total selectivity with respect to the modeled conditions.

追加の説明
上記開示の特定実施態様は具体的説明だけなので、本開示は改変され、そして異なって実行され得るが、本明細書に教示する利点を有する当業者には均等な様式が明白である。さらに本明細書に示す構造および設計の詳細に対して、以下の特許請求の範囲に記載する以外の限定は意図していない。したがって上に開示した特定の具体的説明態様は変更または改変されることができ、そしてすべてのそのような変形は本開示の範囲および精神の中にあるものと考えられることは明らかである。また実施態様(1もしくは複数)の特徴を合わせ、統合し、かつ/または省略することから生じる別の実施態様も、本開示の範囲内にある。また様々な実施態様で個別または分離して記載され、そして説明された技術、システムおよび方法も、本開示の範囲から逸脱せずに他のシステム、モジュール、技術または方法と合わせまたは統合することができる。互いに直接結合(coupled)または通信すると示され、または検討された他の製品(item)は、幾つかのインターフェース、デバイスまたは中間の構成要素を通して、電気的に、機械的にまたは別法であっても間接的に結合または通信することができる。変更、置換および代替の他の例は、当業者に確かめられ、そして本開示の精神および範囲から逸脱せずになされる。組成物および方法は様々な構成要素または工程を「有する(having)」、「含む(comprising)」、「含む(containing)」または「含む(including)」より広い用語で説明されるが、組成物および方法は様々な構成要素または工程「から本質的になる」または「からなる」こともできる。特許請求の範囲の任意の要素に関して用語「場合により」の使用は、その要素が必要とされるか、あるいは別法では要素は必要とされず、両方の選択が特許請求の範囲内にあることを意味している。
Additional Description This disclosure may be modified and practiced differently, as specific embodiments of the above disclosure are specific only, but equivalent modes will be apparent to those skilled in the art having the benefit of the teachings herein. . Furthermore, no limitations are intended to the details of the structures and designs set forth herein, except as set forth in the following claims. It is therefore evident that the specific illustrative embodiments disclosed above may be altered or modified, and that all such variations are deemed to be within the scope and spirit of the present disclosure. Also, other embodiments arising from combining, integrating, and / or omitting features of the embodiment (s) are within the scope of the present disclosure. Also, the techniques, systems and methods described and described separately or separately in various embodiments may be combined or integrated with other systems, modules, techniques or methods without departing from the scope of the present disclosure. it can. Other items shown or considered directly coupled or communicating with one another may be electrically, mechanically or otherwise through some interface, device or intermediate component. Can also be coupled or communicated indirectly. Other examples of changes, substitutions and alternatives will be ascertained by those skilled in the art and may be made without departing from the spirit and scope of the present disclosure. Although the compositions and methods are described in broader terms than “having,” “comprising,” “containing,” or “including,” the compositions and methods include compositions. The methods and methods may be “consisting essentially of” or “consisting of” various components or steps. The use of the term "optionally" with respect to any element in a claim means that that element is required, or otherwise the element is not required, and that both options fall within the scope of the claim. Means

上記開示の数および範囲はある量まで変動してよい。下限および上限がある数値範囲が開示されている場合はいつでも、その範囲内の任意の数および含まれる範囲が具体的に開示されている。特に本明細書に開示する(「約(about)aから約b」、またはそれと同等に「約(approximately)aから約b」、またはそれと同等に「約(
approximately)a−b」の形の)値の各範囲は、値のより広い範囲内を包含するそれぞれの数および範囲を説明するものと理解される。また特許請求の範囲の中の用語は、特許権者が別に説明的に、かつ、明確に定めない限り、それらの明白で通例の意味を有する。さらに特許請求の範囲で使用する冠詞「a」または「an」は、本明細書では導入する1または1より多い要素を意味するものと定める。本明細書および1もしくは複数の特許または他の文書中の単語および用語の使用法に矛盾があれば、本明細書と一致する定義が適用されるべきである。
The number and range of the above disclosures may vary up to an amount. Whenever a numerical range with a lower and upper limit is disclosed, any number and subsumed range within that range is specifically disclosed. Specifically disclosed herein ("about a to about b", or equivalently, "approximately a to about b", or equivalently, "about (
Each range of values) (in the form of (approximately) ab) is understood to describe each number and range that encompasses the wider range of values. Also, the terms in the claims have their obvious and customary meanings unless otherwise explicitly and clearly defined by the patentee. Furthermore, as used in the claims, the article "a" or "an" is defined herein to mean one or more than one element. If there is a conflict in the usage of words and terms in this specification and in one or more patents or other documents, the definition consistent with this specification should be applied.

本明細書に開示する実施態様には以下を含む:   Embodiments disclosed herein include:

A:多段階脱水素化法は:第1段階で、炭化水素および蒸気を含む供給物流を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて第1段階の流出液を得;第1段階の流出液を加熱し;そして第2段階で、加熱した第1段階の流出液を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させて、脱水素化産物を含む第2段階の流出液を得ることを含み、ここで第1段階が、並列に配置された第1反応槽および第2反応槽を含み、そしてここで第2段階が、第1反応槽および第2反応槽に直列して接続された第3反応槽を含む。 A: Multi-stage dehydrogenation process: In a first stage, a feed stream containing hydrocarbons and steam is contacted with a dehydrogenation catalyst under dehydrogenation conditions to obtain a first stage effluent; In a second stage, contacting the heated first stage effluent with a dehydrogenation catalyst under dehydrogenation conditions to remove the second stage effluent containing the dehydrogenated product. Wherein the first stage comprises a first reactor and a second reactor arranged in parallel, and wherein the second stage comprises a first reactor and a second reactor in series. Including a third reaction vessel connected.

B:多段階脱水素化システムは以下を含む:炭化水素および蒸気を含む供給物流;並列に配置された第1反応槽および第2反応槽、ここで第1反応槽は脱水素化触媒を含み、そして供給物流の一部を受ける第1反応槽入口を有し、ここで2反応槽は脱水素化触媒を含み、そして供給物流の残りの部分を受ける第2反応槽入口を有し、そしてここで第1段階は、炭化水素を脱水素化触媒と第1反応槽および第2反応槽中で脱水素化条件下で接触させることにより、炭化水素の少なくとも一部を脱水素化産物に転換するために効果的であり;第1反応槽の第1反応槽出口に流動的に接続され、そして第1反応槽の流出液を受け、そして第2反応槽の第2反応槽出口に流動的に接続され、そして第2反応槽の流出液を受ける段階間加熱器;第3反応槽を有する第2段階、ここで第3反応槽は脱水素化触媒を含み、そして段階間加熱器と流路でつながる第3反応槽入口を有し、そしてここで第2段階は、段階間加熱器から受けた未反応炭化水素を、第3反応槽中の脱水素化触媒と未反応炭化水素と脱水素化条件下で接触させることにより脱水素化産物に転換して、第3反応槽の流出液を含む第2段階の流出液を提供するために効果的である。 B: The multi-stage dehydrogenation system comprises: a feed stream comprising hydrocarbons and steam; a first reactor and a second reactor arranged in parallel, wherein the first reactor comprises a dehydrogenation catalyst. And a first reactor inlet for receiving a portion of the feed stream, wherein the second reactor includes a dehydrogenation catalyst and has a second reactor inlet for receiving the remaining portion of the feed stream; Here, the first step is to convert at least a portion of the hydrocarbon to a dehydrogenated product by contacting the hydrocarbon with the dehydrogenation catalyst under dehydrogenation conditions in the first and second reactors. And is fluidly connected to the first reactor outlet of the first reactor and receives the effluent of the first reactor and flows to the second reactor outlet of the second reactor. Stage heater connected to and receiving the effluent of the second reactor; third reaction Wherein the third reactor comprises a dehydrogenation catalyst and has a third reactor inlet in flow communication with the interstage heater, wherein the second stage comprises interstage heating. The unreacted hydrocarbon received from the reactor is converted into a dehydrogenation product by contacting the dehydrogenation catalyst and the unreacted hydrocarbon in the third reaction tank under dehydrogenation conditions, It is effective to provide a second stage effluent including effluent.

C:多段階脱水素化法は:蒸気とエチルベンゼンを合わせて供給物流を形成し;供給物流を加熱して加熱供給物流を得;加熱供給物流を第1部分と第2部分に分け;供給物流の第1部分を、脱水素化触媒を含む第1反応槽に供給し、ここでエチルベンゼンがスチレンに転換され;供給物流の第2部分を、脱水素化触媒を含む第2反応槽に供給し、ここでエチルベンゼンがスチレンに転換され;第1反応槽から、未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第1流出液を回収し;第2反応槽から、未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第2流出液を回収し;第1流出液と第2流出液とを混合流出液に合わせ;混合流出液を加熱して加熱混合流出液を得;加熱混合流出液を、脱水素化触媒を含む第3反応槽に供給し、ここで加熱混合流出液に存在する未反応エチルベンゼンの少なくとも一部がスチレンに転換され;そして未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第3流出液を第3反応槽から回収することを含む。 C: Multi-stage dehydrogenation process: combining steam and ethylbenzene to form a feed stream; heating the feed stream to obtain a heated feed stream; dividing the heated feed stream into a first part and a second part; Is fed to a first reactor containing a dehydrogenation catalyst, where ethylbenzene is converted to styrene; a second portion of the feed stream is fed to a second reactor containing a dehydrogenation catalyst. Where ethylbenzene is converted to styrene; recovering a first effluent containing unreacted ethylbenzene and styrene from the first reaction vessel; recovering a second effluent containing unreacted ethylbenzene and styrene from the second reaction vessel Combining the first effluent and the second effluent with the mixed effluent; heating the mixed effluent to obtain a heated mixed effluent; transferring the heated mixed effluent to a third reaction vessel containing a dehydrogenation catalyst. Feed and heat here mixed effluent Comprising and recovering a third effluent containing unreacted ethylbenzene and styrene from the third reaction vessel, at least a portion of unreacted ethylbenzene present is converted to styrene.

各実施態様A、BおよびCは、1もしくは複数の以下の追加要素を有する場合がある:要素1:ここで第1段階で供給物流を接触させることが:供給物流の第1部分を脱水素化触媒と第1反応槽中で接触させて第1反応槽流出液を得;そして供給物流の第2部分を脱水素化触媒と第2反応槽中で接触させて第2反応槽流出液を得ることを含む。要素2:さらに第1反応槽流出液および第2反応槽流出液を合わせて、加熱工程前に第1段階の流出液を形成することを含む。要素3:さらに供給物流を第2段階の流出液と熱交換し、これにより第2段階の流出液の一部を凝縮し;熱交換工程後の第2段階の流出液を圧縮し;そ
して脱水素化産物を第2段階の流出液から分離することを含む。要素4:ここで多段階脱水素化法の全差圧が、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似する方法の全差圧よりも低く、ここで全差圧が第1反応槽入口と第3反応槽出口との間で測定される。要素5:ここで多段階脱水素化法の全選択性が、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似する方法の全選択性よりも大きく、ここで全選択性が:[第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽で生成された脱水素化産物のモル]/[第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽で転換された炭化水素の全モル]と定義される。要素6:ここで多段階脱水素化法の全エネルギー入力が、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似する方法の全エネルギー入力よりも低い。要素7:ここで炭化水素がエチルベンゼンであり、そしてここで脱水素化産物がスチレンを含む。要素8:ここで第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽のそれぞれが断熱反応槽である。要素9:ここで第1段階の流出液の加熱が熱交換器を使用する。要素10:ここで第1反応槽の流出液と第2反応槽の流出液を合わせて第1段階の流出液を形成し、これを段階間加熱器に供給する。要素11:ここで段階間加熱器が、加熱する流体として蒸気を使用する熱交換器である。要素12:さらに第2段階の流出液と供給物流との間の第1熱を交換する第1熱交換器;および第2段階の流出液と供給物流との間の第2熱を交換する第2熱交換器を含む。要素13:さらに第1熱交換器および第2熱交換器の下流で、そして第2段階の流出液を圧縮するために構成されたコンプレッサー;およびコンプレッサーの下流で、そして脱水素化産物を第2段階の流出液から分離するために構成された分離システムを含む。要素14:ここで多段階脱水素化システムの全差圧が、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全差圧よりも低く、ここで全差圧が第1反応槽入口と第3反応槽出口との間で測定される。要素15:ここで多段階脱水素化システムの全選択性が、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全選択性よりも大きく、ここで全選択性が:[第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽で生成された脱水素化産物のモル]/[第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽で転換された炭化水素の全モル]と定義される。要素16:ここで多段階脱水素化システムの全エネルギー入力が、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全エネルギー入力よりも低い。要素17:ここで炭化水素がエチルベンゼンであり、そしてここで脱水素化産物がスチレンを含む。要素18:ここで第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽のそれぞれが断熱反応槽である。
Each embodiment A, B and C may have one or more of the following additional elements: Element 1: wherein contacting the feed stream in the first stage: dehydrogenating the first portion of the feed stream A first reactor effluent by contacting the first reactor with the dehydration catalyst; and contacting a second portion of the feed stream with the dehydrogenation catalyst in the second reactor to produce a second reactor effluent. Including obtaining. Element 2: further comprising combining the first reactor effluent and the second reactor effluent to form a first stage effluent prior to the heating step. Element 3: further heat exchange of the feed stream with the second stage effluent, thereby condensing part of the second stage effluent; compressing the second stage effluent after the heat exchange step; and dewatering Separating the denaturation product from the effluent of the second stage. Element 4: wherein the total differential pressure of the multi-stage dehydrogenation process is lower than the total differential pressure of a similar process except that the first, second and third reactors are connected in series; Here, the total differential pressure is measured between the inlet of the first reactor and the outlet of the third reactor. Element 5: wherein the overall selectivity of the multi-stage dehydrogenation process is greater than the overall selectivity of a similar process except that the first, second and third reactors are connected in series; Here the total selectivity is: [moles of dehydrogenation products produced in the first, second and third reactors] / [in the first, second and third reactors] Total moles of hydrocarbons converted]. Element 6: where the total energy input of the multi-stage dehydrogenation process is lower than that of a similar process except that the first, second and third reactors are connected in series. Element 7: wherein the hydrocarbon is ethylbenzene and the dehydrogenation product comprises styrene. Element 8: Here, each of the first reaction tank, the second reaction tank, and the third reaction tank is an adiabatic reaction tank. Element 9: Here the first stage effluent heating uses a heat exchanger. Element 10: Here the effluent of the first reactor and the effluent of the second reactor are combined to form a first stage effluent, which is fed to an interstage heater. Element 11: where the interstage heater is a heat exchanger that uses steam as the fluid to be heated. Element 12: a first heat exchanger that further exchanges first heat between the second stage effluent and the feed stream; and a second heat exchanger that exchanges second heat between the second stage effluent and the feed stream. 2 Includes heat exchanger. Element 13: a compressor further arranged downstream of the first and second heat exchangers and for compressing the effluent of the second stage; and downstream of the compressor and passing the dehydrogenated product to the second A separation system configured to separate from the stage effluent. Element 14: wherein the total differential pressure of the multi-stage dehydrogenation system is lower than the total differential pressure of a similar system except that the first, second and third reactors are connected in series; Here, the total differential pressure is measured between the inlet of the first reactor and the outlet of the third reactor. Element 15: wherein the overall selectivity of the multi-stage dehydrogenation system is greater than the overall selectivity of a similar system except that the first, second and third reactors are connected in series; Here the total selectivity is: [moles of dehydrogenation products produced in the first, second and third reactors] / [in the first, second and third reactors] Total moles of hydrocarbons converted]. Element 16: wherein the total energy input of the multi-stage dehydrogenation system is lower than that of a similar system except that the first, second and third reactors are connected in series. Element 17: wherein the hydrocarbon is ethylbenzene, and wherein the dehydrogenation product comprises styrene. Element 18: Here, each of the first, second and third reaction tanks is an adiabatic reaction tank.

本発明の好適な実施態様を示し、そして説明してきたが、当業者はそれらの改変を本開示の教示から逸脱せずに作成する場合がある。本明細書に説明した実施態様は単に例であり、限定を意図するものではない。本明細書に開示した本発明の多くの変更および改変が可能であり、そして本発明の範囲内にある。   While preferred embodiments of the present invention have been shown and described, those skilled in the art may make modifications thereto without departing from the teachings of the present disclosure. The embodiments described herein are merely examples and are not intended to be limiting. Many variations and modifications of the invention disclosed herein are possible and are within the scope of the invention.

多くの他の改変、均等物および代替物は、当業者がいったん上記開示を完全に理解すれば明らかになるであろう。以下の特許請求の範囲は、応用可能なそのようなすべての改変、均等物および代替物を包含するものと解釈されるものである。したがって保護範囲は上記に説明した説明に限定されず、以下の特許請求の範囲により限定されるだけであり、その範囲は特許請求の範囲の主題の全ての均等物を含む。個々の特許請求の範囲は本発明の実施態様として明細書に包含されている。すなわち特許請求の範囲は本発明のさらなる説明であり、そして本発明の詳細な説明の追加である。本明細書に引用したすべての特許、特許出願および刊行物は、引用により本明細書に編入する。   Many other modifications, equivalents, and alternatives will become apparent to those skilled in the art once the above disclosure is fully understood. It is intended that the following claims be interpreted as covering all such alterations, equivalents, and alternatives as applicable. Accordingly, the scope of protection is not limited to the above description, but is only limited by the following claims, which cover all equivalents of the subject matter of the claims. The individual claims are hereby included as embodiments of the present invention. That is, the claims are a further description of the invention and are an addition to the detailed description of the invention. All patents, patent applications and publications cited herein are hereby incorporated by reference.

Claims (21)

第1段階で、第1段階の流出液を得るために、炭化水素および蒸気を含む供給物流を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させること、
第1段階の流出液を加熱すること、および
第2段階で、脱水素化産物を含む第2段階の流出液を得るために、加熱した第1段階の流出液を脱水素化触媒と脱水素化条件下で接触させること、
を含み、
第1段階は、並列に配置された第1反応槽および第2反応槽を含み、そして
第2段階は、第1反応槽および第2反応槽に直列して接続された第3反応槽を含む、
多段階脱水素化法。
In a first stage, contacting a feed stream comprising hydrocarbons and steam with a dehydrogenation catalyst under dehydrogenation conditions to obtain a first stage effluent;
Heating the first stage effluent and, in a second stage, the heated first stage effluent with a dehydrogenation catalyst and dehydrogenation to obtain a second stage effluent containing the dehydrogenation product Contacting under oxidizing conditions,
Including
The first stage includes a first reactor and a second reactor arranged in parallel, and the second stage comprises a third reactor connected in series with the first reactor and the second reactor. ,
Multi-stage dehydrogenation method.
第1段階で供給物流を接触させることは、
第1反応槽流出液を得るために、供給物流の第1部分を脱水素化触媒と第1反応槽中で接触させること、および
第2反応槽流出液を得るために、供給物流の第2部分を脱水素化触媒と第2反応槽中で接触させること、
を含む、請求項1に記載の方法。
Contacting the supply logistics in the first stage
Contacting a first portion of the feed stream with the dehydrogenation catalyst in the first reactor to obtain a first reactor effluent, and a second portion of the feed stream to obtain a second reactor effluent Contacting the portion with the dehydrogenation catalyst in a second reactor;
The method of claim 1, comprising:
第1反応槽流出液および第2反応槽流出液を合わせて、第1段階の流出液を加熱工程前に形成することをさらに含む、請求項2に記載の方法。   3. The method of claim 2, further comprising combining the first reactor effluent and the second reactor effluent to form a first stage effluent prior to the heating step. 供給物流を第2段階の流出液と熱交換し、これにより第2段階の流出液の一部を凝縮すること、
熱交換工程後の第2段階の流出液を圧縮すること、および
脱水素化産物を第2段階の流出液から分離すること、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
Heat exchanging the feed stream with the second stage effluent, thereby condensing a portion of the second stage effluent;
Compressing the second stage effluent after the heat exchange step; and separating the dehydrogenated product from the second stage effluent;
The method of claim 1, further comprising:
多段階脱水素化法の全差圧が、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似する方法の全差圧よりも低く、前記全差圧は第1反応槽入口と第3反応槽出口との間で測定される、請求項1に記載の方法。   The total differential pressure of the multi-stage dehydrogenation process is lower than the total differential pressure of a similar process except that the first, second and third reactors are connected in series, said total differential pressure being The method of claim 1, wherein the method is measured between a first reactor inlet and a third reactor outlet. 多段階脱水素化法の全選択性が、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似する方法の全選択性よりも大きく、
該全選択性は、
[第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽で生成された脱水素化産物のモル]/
[第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽で転換された炭化水素の全モル]
と定義される、請求項1に記載の方法。
The overall selectivity of the multi-stage dehydrogenation process is greater than the overall selectivity of a similar process except that the first, second and third reactors are connected in series;
The total selectivity is
[Mole of dehydrogenation product generated in first, second and third reactors] /
[Total moles of hydrocarbons converted in the first, second and third reactors]
2. The method of claim 1, wherein the method is defined as
多段階脱水素化法の全エネルギー入力が、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似する方法の全エネルギー入力よりも低い、請求項1に記載の方法。   The total energy input of the multi-stage dehydrogenation process is lower than the total energy input of a similar process except that the first, second and third reactors are connected in series. the method of. 前記炭化水素はエチルベンゼンであり、そして前記脱水素化産物はスチレンを含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the hydrocarbon is ethylbenzene and the dehydrogenation product comprises styrene. 第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽のそれぞれが断熱反応槽である、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein each of the first, second and third reaction vessels is an adiabatic reaction vessel. 第1段階の流出液の加熱は熱交換器を使用する、請求項3に記載の方法。   4. The method of claim 3, wherein the first stage effluent heating uses a heat exchanger. 炭化水素および蒸気を含む供給物流と、
並列に配置された第1反応槽および第2反応槽を含む第1段階と、
第1反応槽の第1反応槽出口に流動的に接続され、そして第1反応槽の流出液を受け、かつ、第2反応槽の第2反応槽出口に流動的に接続され、そして第2反応槽の流出液を受ける、段階間加熱器と、
第3反応槽を有する第2段階と、
を含み、
ここで第1反応槽は脱水素化触媒を含み、そして前記供給物流の一部を受ける第1反応槽入口を有し、ここで第2反応槽は脱水素化触媒を含み、そして前記供給物流の残りの部分を受ける第2反応槽入口を有し、そしてここで第1段階は、前記炭化水素を前記脱水素化触媒と第1反応槽および第2反応槽中で脱水素化条件下で接触させることにより、前記炭化水素の少なくとも一部を脱水素化産物に転換するために効果的であり、
ここで第3反応槽は脱水素化触媒を含み、そして前記段階間加熱器と流路でつながる第3反応槽入口を有し、そしてここで第2段階は、前記段階間加熱器から受けた未反応炭化水素を、第3反応槽中で脱水素化触媒を未反応炭化水素と脱水素化条件下で接触させることにより、第2段階の流出液を提供するために脱水素化産物に転換するのに効果的である、
多段階脱水素化システム。
A feed stream containing hydrocarbons and steam;
A first stage including a first reaction vessel and a second reaction vessel arranged in parallel;
A first reaction vessel fluidly connected to the first reaction vessel outlet and receiving the effluent of the first reaction vessel and fluidly connected to the second reaction vessel outlet of the second reaction vessel; An interstage heater for receiving the effluent of the reaction vessel;
A second stage having a third reaction vessel;
Including
Wherein the first reactor comprises a dehydrogenation catalyst and has a first reactor inlet for receiving a portion of the feed stream, wherein the second reactor comprises a dehydrogenation catalyst and the feed stream comprises Having a second reactor inlet for receiving the remaining portion of the hydrocarbon and the dehydrogenation catalyst under dehydrogenation conditions in the first and second reactors with the dehydrogenation catalyst. Contacting is effective to convert at least a portion of the hydrocarbon to a dehydrogenated product;
Wherein the third reactor contains a dehydrogenation catalyst and has a third reactor inlet in flow communication with the interstage heater, and wherein a second stage is received from the interstage heater Unreacted hydrocarbons are converted to dehydrogenation products to provide a second stage effluent by contacting the dehydrogenation catalyst with unreacted hydrocarbons in a third reactor under dehydrogenation conditions. Is effective in doing
Multi-stage dehydrogenation system.
前記段階間加熱器に供給する第1段階の流出液を形成するために、第1反応槽の流出液および第2反応槽の流出液を合わせように構成されたミキサーをさらに含む、請求項11に記載のシステム。   12. The apparatus of claim 11, further comprising a mixer configured to combine the effluent of the first reaction vessel and the effluent of the second reaction vessel to form a first stage effluent to be supplied to the interstage heater. System. 前記段階間加熱器は加熱する流体として蒸気を使用する熱交換器である、請求項11に記載のシステム。   The system of claim 11, wherein the interstage heater is a heat exchanger using steam as a heating fluid. 第2段階の流出液および供給物流の間の第1熱を交換する第1熱交換器と、
第2段階の流出液および供給物流の間の第2熱を交換する第2熱交換器と
をさらに含む、請求項11に記載のシステム。
A first heat exchanger for exchanging first heat between the second stage effluent and the feed stream;
12. The system of claim 11, further comprising a second heat exchanger for exchanging second heat between the second stage effluent and the feed stream.
第1熱交換器および第2熱交換器の下流で、そして第2段階の流出液を圧縮するために構成されたコンプレッサーと、
コンプレッサーの下流で、そして脱水素化産物を第2段階の流出液から分離するために構成された分離システムと
をさらに含む、請求項14に記載のシステム。
A compressor configured to compress the second stage effluent and downstream of the first and second heat exchangers;
15. The separation system downstream of the compressor and configured to separate dehydrogenation products from the second stage effluent.
前記多段階脱水素化システムの全差圧は、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全差圧よりも低く、前記全差圧は第1反応槽入口と第3反応槽出口との間で測定される、請求項11に記載のシステム。   The total differential pressure of the multi-stage dehydrogenation system is lower than the total differential pressure of a similar system except that the first, second and third reactors are connected in series. 12. The system of claim 11, wherein is measured between a first reactor inlet and a third reactor outlet. 前記多段階脱水素化システムの全選択性は、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全選択性よりも大きく、前記全選択性は、
[第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽で生成された脱水素化産物のモル]/
[第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽で転換された炭化水素の全モル]
と定義される、請求項11に記載のシステム。
The overall selectivity of the multi-stage dehydrogenation system is greater than the overall selectivity of a similar system except that the first, second and third reactors are connected in series. Is
[Mole of dehydrogenation product generated in first, second and third reactors] /
[Total moles of hydrocarbons converted in the first, second and third reactors]
The system according to claim 11, defined as:
前記多段階脱水素化システムの全エネルギー入力は、第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽が直列に接続された他は類似するシステムの全エネルギー入力よりも低い、請求項11に記載のシステム。   13. The multi-stage dehydrogenation system of claim 11, wherein the total energy input of the multi-stage dehydrogenation system is lower than the total energy input of a similar system except that the first, second, and third reactors are connected in series. The described system. 前記炭化水素はエチルベンゼンであり、そして前記脱水素化産物はスチレンを含む、請求項11に記載のシステム。   The system of claim 11, wherein the hydrocarbon is ethylbenzene and the dehydrogenation product comprises styrene. 第1反応槽、第2反応槽および第3反応槽のそれぞれが断熱反応槽である、請求項11に記載のシステム。   The system of claim 11, wherein each of the first, second, and third reactors is an adiabatic reactor. 多段階脱水素化法であって:
蒸気とエチルベンゼンを合わせて供給物流を形成し;
該供給物流を加熱して加熱供給物流を得て;
該加熱供給物流を第1部分と第2部分に分け;
前記供給物流の第1部分を、脱水素化触媒を含む第1反応槽に供給し、ここでエチルベンゼンがスチレンに転換され;
前記供給物流の第2部分を、脱水素化触媒を含む第2反応槽に供給し、ここでエチルベンゼンがスチレンに転換され;
第1反応槽から、未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第1流出液を回収し;
第2反応槽から、未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第2流出液を回収し;
第1流出液および第2流出液を混合流出液に合わせ;
該混合流出液を加熱して加熱混合流出液を得て;
該加熱混合流出液を、脱水素化触媒を含む第3反応槽に供給し、ここで前記加熱混合流出液に存在する未反応エチルベンゼンの少なくとも一部がスチレンに転換され;そして
第3反応槽から、未反応エチルベンゼンおよびスチレンを含む第3流出液を回収する、ことを含む、多段階脱水素化法。
A multi-step dehydrogenation process:
Combining steam and ethylbenzene to form a feed stream;
Heating the feed stream to obtain a heated feed stream;
Dividing the heated feed stream into a first part and a second part;
Feeding a first portion of the feed stream to a first reactor containing a dehydrogenation catalyst, wherein ethylbenzene is converted to styrene;
Feeding a second portion of the feed stream to a second reactor containing a dehydrogenation catalyst, wherein ethylbenzene is converted to styrene;
Recovering a first effluent containing unreacted ethylbenzene and styrene from the first reactor;
Recovering a second effluent containing unreacted ethylbenzene and styrene from the second reactor;
Combining the first effluent and the second effluent with the mixed effluent;
Heating the mixed effluent to obtain a heated mixed effluent;
Feeding the heated mixed effluent to a third reaction vessel containing a dehydrogenation catalyst, wherein at least a portion of the unreacted ethylbenzene present in the heated mixed effluent is converted to styrene; and from the third reaction vessel Recovering a third effluent containing unreacted ethylbenzene and styrene.
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